Các hình ảnh được tải xuống từ trang web của Văn phòng Báo chí Viện Công nghệ Massachusetts có sẵn cho các tổ chức phi lợi nhuận, giới truyền thông và công chúng theo Giấy phép Creative Commons Ghi công phi thương mại Không phái sinh.Bạn không thể sửa đổi hình ảnh được cung cấp trừ khi chúng đã được cắt theo kích thước chính xác.Phải sử dụng tín dụng khi phát hình ảnh;nếu nó không được liệt kê bên dưới, hãy liên kết hình ảnh với “MIT”.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts đã phát triển một thiết bị khử muối di động có trọng lượng dưới 10 kg, loại bỏ các hạt và muối để sản xuất nước uống.
Thiết bị có kích thước bằng chiếc vali này sử dụng ít năng lượng hơn bộ sạc điện thoại và cũng có thể được cung cấp năng lượng từ một tấm pin mặt trời di động nhỏ có thể mua trực tuyến với giá khoảng 50 USD.Nó tự động sản xuất nước uống vượt quá tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế Thế giới.Công nghệ này được đóng gói trong một thiết bị thân thiện với người dùng, hoạt động ởnhấn một nút.
Không giống như các máy tạo nước di động khác yêu cầu nước đi qua bộ lọc, thiết bị này sử dụng điện để loại bỏ các hạt khỏi nước uống.Không cần thay thế bộ lọc, giúp giảm đáng kể nhu cầu bảo trì lâu dài.
Điều này có thể cho phép đơn vị được triển khai đến các khu vực xa xôi và có nguồn tài nguyên hạn chế, chẳng hạn như các cộng đồng trên các đảo nhỏ hoặc trên các tàu chở hàng ngoài khơi.Nó cũng có thể được sử dụng để giúp đỡ những người tị nạn chạy trốn thiên tai hoặc những người lính tham gia vào các hoạt động quân sự dài hạn.
“Đây thực sự là đỉnh cao trong chặng đường 10 năm của tôi và đội ngũ của mình.Trong nhiều năm, chúng tôi đã nghiên cứu tính chất vật lý đằng sau nhiều quá trình khử muối khác nhau, nhưng đặt tất cả những tiến bộ này vào một chiếc hộp, xây dựng một hệ thống và thực hiện nó trong đại dương.Đó là một trải nghiệm rất bổ ích và bổ ích đối với tôi,” tác giả cấp cao Jongyoon Han, giáo sư kỹ thuật điện, khoa học máy tính và kỹ thuật sinh học và là thành viên của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Điện tử (RLE) cho biết.
Khan có sự tham gia của tác giả đầu tiên Jungyo Yoon, RLE Fellow, Hyukjin J. Kwon, cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, Sungku Kang, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Northeastern và Bộ chỉ huy Phát triển Khả năng Chiến đấu của Quân đội Hoa Kỳ (DEVCOM) Eric Braque.Nghiên cứu được công bố trực tuyến trên tạp chí Khoa học & Công nghệ Môi trường.
Yoon giải thích rằng các nhà máy khử muối di động thương mại thường yêu cầu máy bơm áp suất cao để đưa nước qua các bộ lọc, rất khó thu nhỏ mà không ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng năng lượng của thiết bị.
Thay vào đó, thiết bị của họ dựa trên một kỹ thuật gọi là phân cực nồng độ ion (ICP), mà nhóm của Khan đã đi tiên phong hơn 10 năm trước.Thay vì lọc nước, quy trình ICP áp dụng điện trường vào màng nằm phía trên và phía dưới đường thủy.Khi các hạt tích điện dương hoặc âm, bao gồm các phân tử muối, vi khuẩn và vi rút, đi qua màng, chúng sẽ bị đẩy ra khỏi màng.Các hạt tích điện được dẫn vào dòng nước thứ hai, cuối cùng dòng nước này bị đẩy ra ngoài.
Quá trình này loại bỏ các chất rắn hòa tan và lơ lửng, cho phép nước sạch đi qua các kênh.Vì chỉ cần bơm áp suất thấp nên ICP sử dụng ít năng lượng hơn các công nghệ khác.
Nhưng ICP không phải lúc nào cũng loại bỏ hết muối trôi nổi ở giữa kênh.Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã thực hiện quy trình thứ hai gọi là điện phân để loại bỏ các ion muối còn lại.
Yun và Kang đã sử dụng công nghệ máy học để tìm ra sự kết hợp hoàn hảo giữa ICP và mô-đun điện phân.Thiết lập tối ưu bao gồm quy trình ICP hai giai đoạn trong đó nước đi qua sáu mô-đun ở giai đoạn đầu tiên, sau đó đi qua ba mô-đun ở giai đoạn thứ hai, sau đó là quy trình điện phân.Điều này giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng trong khi thực hiện quá trình tự làm sạch.
Yun giải thích: “Mặc dù đúng là một số hạt tích điện có thể bị màng trao đổi ion bắt giữ, nhưng nếu chúng bị giữ lại, chúng ta có thể dễ dàng loại bỏ các hạt tích điện bằng cách thay đổi cực tính của điện trường”.
Họ đã thu nhỏ và xếp gọn các mô-đun ICP và điện phân để cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng và cho phép chúng vừa với các thiết bị di động.Các nhà nghiên cứu đã phát triển một thiết bị dành cho những người không chuyên có thể bắt đầu quá trình khử muối và làm sạch tự động chỉ bằng một thiết bịcái nút.Khi độ mặn và số lượng hạt giảm xuống dưới ngưỡng nhất định, thiết bị sẽ thông báo cho người dùng rằng nước đã sẵn sàng để uống.
Các nhà nghiên cứu cũng tạo ra một ứng dụng điện thoại thông minh điều khiển thiết bị không dây và báo cáo dữ liệu thời gian thực về mức tiêu thụ năng lượng và độ mặn của nước.
Sau các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm với nước có độ mặn và độ đục (độ đục) khác nhau, thiết bị đã được thử nghiệm trên thực địa ở Bãi biển Carson ở Boston.
Yoon và Kwon đặt chiếc hộp lên bờ rồi thả máng ăn xuống nước.Sau khoảng nửa giờ, thiết bị đổ đầy nước uống sạch vào cốc nhựa.
“Thật thú vị và ngạc nhiên khi nó đã thành công ngay từ lần ra mắt đầu tiên.Nhưng tôi nghĩ lý do chính dẫn đến thành công của chúng tôi là sự tích lũy của tất cả những cải tiến nhỏ mà chúng tôi đã thực hiện trong suốt chặng đường, ”Khan nói.
Nước thu được vượt quá tiêu chuẩn chất lượng của Tổ chức Y tế Thế giới và việc lắp đặt giúp giảm lượng chất rắn lơ lửng ít nhất 10 lần.Nguyên mẫu của họ sản xuất nước uống với tốc độ 0,3 lít mỗi giờ và chỉ tiêu thụ 20 watt-giờ mỗi lít.
Theo Khan, một trong những thách thức lớn nhất trong việc phát triển hệ thống di động là tạo ra một thiết bị trực quan mà bất kỳ ai cũng có thể sử dụng.
Yoon hy vọng có thể thương mại hóa công nghệ này thông qua một công ty khởi nghiệp mà anh dự định thành lập để làm cho thiết bị trở nên thân thiện hơn với người dùng cũng như cải thiện hiệu suất và hiệu quả sử dụng năng lượng.
Trong phòng thí nghiệm, Khan muốn áp dụng những bài học ông đã học được trong thập kỷ qua vào các vấn đề về chất lượng nước ngoài việc khử muối, chẳng hạn như việc phát hiện nhanh các chất gây ô nhiễm trong nước uống.
Ông nói: “Đây chắc chắn là một dự án thú vị và tôi tự hào về những tiến bộ mà chúng tôi đã đạt được cho đến nay, nhưng vẫn còn rất nhiều việc phải làm”.
Ví dụ, trong khi “sự phát triển của hệ thống di động sử dụng quy trình màng điện là một hướng đi độc đáo và thú vị để khử mặn nước quy mô nhỏ không nối lưới”, thì tác động của ô nhiễm, đặc biệt nếu nước có độ đục cao, có thể làm tăng đáng kể yêu cầu bảo trì và chi phí năng lượng. , Nidal Hilal, Giáo sư kỹ sư và giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Nước Abu Dhabi tại Đại học New York, người không tham gia vào nghiên cứu, lưu ý.
Ông nói thêm: “Một hạn chế khác là việc sử dụng các vật liệu đắt tiền.“Sẽ rất thú vị khi thấy các hệ thống tương tự sử dụng vật liệu rẻ tiền.”
Nghiên cứu được tài trợ một phần bởi Trung tâm Chiến binh DEVCOM, Phòng thí nghiệm Hệ thống Nước và Thực phẩm Abdul Latif Jameel (J-WAFS), Chương trình Học bổng Sau Tiến sĩ của Đại học Đông Bắc về Trí tuệ Nhân tạo Thực nghiệm và Viện Trí tuệ Nhân tạo Ru.
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Điện tử của MIT đã phát triển một máy tạo nước di động có thể biến nước biển thành nước uống an toàn, theo Ian Mount của Fortune.Mount viết rằng nhà khoa học nghiên cứu Jongyun Khan và nghiên cứu sinh Bruce Crawford đã thành lập Nona Technologies để thương mại hóa sản phẩm.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts “đã phát triển một thiết bị khử muối nổi tự do bao gồm nhiều lớp thiết bị bay hơi giúp thu hồi nhiệt từ quá trình ngưng tụ hơi nước, tăng hiệu suất tổng thể của nó”, Neil Nell Lewis của CNN đưa tin.Lewis viết: “Các nhà nghiên cứu gợi ý rằng nó có thể được cấu hình như một tấm pin nổi trên biển, dẫn nước ngọt vào bờ hoặc có thể được thiết kế để phục vụ một hộ gia đình sử dụng nó trong bể nước biển”.
Các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển một thiết bị khử muối di động có kích thước bằng chiếc vali có thể biến nước muối thành nước uống tạinhấn một nút, Elisaveta M. Brandon của Fast Company báo cáo.Brandon viết: Thiết bị này có thể là “một công cụ thiết yếu cho người dân trên các hòn đảo xa xôi, tàu chở hàng ngoài khơi và thậm chí cả các trại tị nạn gần biển”.
Phóng viên Audrey Carlton của bo mạch chủ viết rằng các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển “một thiết bị khử muối di động, không cần lọc, sử dụng điện trường do năng lượng mặt trời tạo ra để làm chệch hướng các hạt tích điện như muối, vi khuẩn và vi rút”.Sự khan hiếm là một vấn đề ngày càng gia tăng đối với mọi người do mực nước biển dâng cao.Chúng tôi không muốn một tương lai ảm đạm, nhưng chúng tôi muốn giúp mọi người chuẩn bị cho điều đó.”
Một thiết bị khử muối di động sử dụng năng lượng mặt trời mới do các nhà nghiên cứu của MIT phát triển có thể sản xuất nước uống tạichạm vào một nút, theo Tony Hồ Trần của The Daily Beast.“Thiết bị không phụ thuộc vào bất kỳ bộ lọc nào như các máy lọc nước thông thường”, Trần viết.“Thay vào đó, nó truyền điện vào nước để loại bỏ các khoáng chất, chẳng hạn như các hạt muối, khỏi nước.”