Томские учёные предлагают очищать воду путём взрывного измельчения капель

Томские учёные предлагают очищать воду путём взрывного измельчения капель

Специалисты Инженерной школы энергетики Томского политехнического университета (ТПУ) предложили новый способ очистки промышленных сточных вод и питьевой воды от вредных примесей путём взрывного разрушения капель. Технология позволит быстро и качественно очищать воду даже с очень высоким содержанием токсичных и горючих примесей. Это поможет не только снизить негативное антропогенное воздействие на окружающую среду, но и существенно экономить в процессе очистки воды на энергоресурсах, отмечается в пресс-релизе вуза. По данным экспертов, в мировой водный бассейн со стоками попадают миллионы тонн нефтепродуктов, тяжёлых металлов, радиоактивных элементов, пестицидов и других опасных веществ. Сброс таких стоков без предварительной обработки является недопустимым, поскольку многие загрязняющие компоненты губительны для экосистемы.”По данным ООН, дефицит пресной воды на планете уже составляет 230 миллиардов м³/год. Более 1,8 миллиарда человек в качестве питьевой используют загрязнённую воду. К 2030 году 47% мирового населения будут жить под угрозой водного дефицита. В таких условиях развитие эффективных технологий нейтрализации вредных примесей, в первую очередь промышленных стоков, является особенно важным”, — описывает проблему руководитель научного коллектива профессор ТПУ Павел Стрижак.Предлагаемая его командой технология термической очистки воды с использованием эффектов взрывного дробления капель позволит очищать воду качественно и сравнительно недорого.Процесс очистки производится в несколько стадий. Сначала загрязнённую воду преобразуют в эмульсии и суспензии. В первом случае в воду добавляют жидкости, нерастворимые в воде, а во втором — твёрдые вещества, которые распределяются в воде в виде мельчайших частиц во взвешенном состоянии.Далее такие эмульсии и суспензии впрыскиваются в специализированную камеру, в которой каждая капля, содержащая примеси, нагревается до относительно невысоких температур — 300–500 ºC. При нагревании возникает перепад давления на границе разнородных компонентов капли (в эмульсии — двух жидкостей, а в суспензии — жидкости и твёрдых частиц). Он-то и приводит к взрывному разрушению межфазных границ. Из “родительской” капли образуется аэрозоль — множество капель, некоторые из которых при нагревании тоже взрываются и измельчаются. Эти процессы протекают в виде цепных реакций. Таким образом учёным удается быстро разделить примеси и воду.При нагревании вода испаряется, негорючие примеси выпадают в осадок, а горючие — выгорают. Затем водяной пар конденсируется и получается очищенная вода, которая может быть повторно использована, например, для технологических нужд, поясняет Павел Стрижак.”В промышленных масштабах такая термическая очистка может производиться в теплообменных камерах различной конструкции при использовании разных греющих сред, например, в контактных теплообменных аппаратах. Такие установки конструктивно похожи на сушильные аппараты с распылительными насадками или на контактные водонагреватели. Для очистки сильно загрязнённой воды можно использовать огневой метод с применением топливных горелок”, — добавляет учёный.Преимущества нового метода заключаются в том, что он позволяет эффективно удалять из воды химически агрессивные, токсичные и горючие примеси.”По сравнению с известными достижениями зарубежных исследователей нам удалось реализовать устойчивое взрывное дробление капель для группы существенно неоднородных по составу и по структуре жидкостей. Полученные результаты являются основой для разработки технологии очистки воды при малых затратах времени и энергии”, — подчёркивает профессор ТПУ.Этот метод можно будет использовать для очистки технологических вод на промышленных предприятиях (химия, нефтехимия, металлургия, целлюлозно-бумажное производство и другие), поскольку он экономически оправдан при сочетании нескольких загрязняющих примесей. Также технология позволит использовать вторичные энергоресурсы. Например, тепло дымовых газов функционирующей на территории промпредприятия котельной можно будет утилизировать в водоочистной установке.Теперь команда планирует провести цикл дополнительных исследований и оценить перспективу применения технологии для предприятий Томской области. Научная статья с более подробным описанием работы опубликована в издании International Journal of Thermal Sciences.Кстати, для очистки воды учёные предлагают использовать бактерии, солнечную энергию и особую бумагу. Также мы рассказывали о новом фильтре, который будет ловить и уничтожать микропластик в сточных водах, и ещё об одной разработке томских исследователей — устройстве для очистки воды в экстремальных условиях. .

You may have missed