Разработанный под руководством инженера-электрика профессора Чонъюна Хана, прибор помещается в небольшой чемодан и использует несколько стадий «поляризации концентрации ионов» (ICP), за которыми следует электродиализ для снижения концентрации остаточной соли.
ICP, впервые разработанная группой Хана, прикладывает электрическое поле к мембранам над и под каналом проточной воды.
Он также удаляет растворенные и взвешенные вещества. «Поскольку для этого требуется только насос низкого давления, ICP потребляет меньше энергии, чем другие методы», — сказали в Массачусетском технологическом институте. ICP не всегда удаляет все соли в середине водного канала, поэтому для уменьшения остаточных солевых ионов используется этап электродиализа.
Машинное обучение использовалось для оптимизации соотношения ICP/электродиализ, при этом в качестве доказательства концепции использовался двухэтапный процесс ICP, за которым следовала одна стадия электродиализа, которая «минимизировала потребление энергии, обеспечивая при этом самоочищение процесса», — говорится в сообщении Массачусетского технологического института. .
«Несмотря на то, что некоторые заряженные частицы действительно могут быть захвачены ионообменной мембраной, если они попадут в ловушку, мы просто изменим полярность электрического поля, и заряженные частицы можно будет легко удалить», — добавил коллега-исследователь Чонгё Юн.
Для простоты стеки ICP были модульными: шесть модулей на первом этапе и три на втором.
Воду с содержанием соли от 2.5 до 45 г/л (от солоноватой до морской) можно превратить в питьевую воду уровня Всемирной организации здравоохранения при потреблении энергии в диапазоне от 0.4 до 26.6 Вт·ч/л.
Разработанный для неспециалистов, прототип весом менее 10 кг (см. фотографии) имеет одну кнопку для запуска опреснения и очистки, а также уведомление, указывающее, когда соленость и количество частиц приемлемы для питья. Было продемонстрировано производство питьевой воды непосредственно из моря со скоростью 0.3 литра в час при 20 Втч/литр.
«Это действительно кульминация 10-летнего путешествия, которое я и моя группа прошли», — сказал руководитель проекта Хан. «Мы годами работали над физикой отдельных процессов опреснения, но сложить все эти достижения в коробку, построить систему и продемонстрировать ее в океане — это был для меня действительно значимый и полезный опыт».
Работа была опубликована под названием «Портативная система опреснения морской воды для получения питьевой воды в отдаленных местах» в журнале Environmental Science & Технологии – вспомогательную информацию можно просмотреть без оплаты.