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當前訊息：使用新型二氧化硅過濾器減少發電廠的淡水消耗

2023-06-13 19:11:10來源：互聯網  

發電廠吸收的淡水量比其他任何消費者都多，占全國淡水用量的50%以上，每天約5000億加侖。為了幫助節約這些水，研究人員開發了一種用于發電廠冷卻水的新型二氧化硅過濾器，通過增加冷卻塔水可以重復使用和回收的次數來減少淡水發電廠的消耗量。發電廠吸收的淡水量比其他任何消費者都多，占全國淡水用量的50%以上，每天約5000億加侖。為了幫助節約這些水，桑迪亞實驗室的研究人員開發了一種用于發電廠冷卻水的新型二氧化硅過濾器，通過增加冷卻塔水可以重復使用和回收的次數來減少淡水發電廠的消耗量。


(資料圖)

桑迪亞地球化學家帕特布拉迪說：“我們這個的水資源有限，用于從飲用水到飼養牲畜等所有用途，全球人口和需求正在增長。”“如果你可以回收發電廠使用的水，它可以為家庭和個人用水釋放更多的水。”

雖然發電廠已經回收了淡水，但是一批水可以重復使用的次數受到每個循環積累的二氧化硅量的限制。二氧化硅是淡水中常見的天然物質，溶解度有限，易于在渦輪機，鍋爐，熱交??換器，輸送管道和其他設備上形成水垢。這種累積是有問題的，因為它可能破壞設備功能并且預防成本高。處理和回收發電廠用水的成本估計是淡水成本的1.5至2倍，這通常是因為目前二氧化硅去除方法的高價格。

“當你有二氧化硅堆積時，傳熱是一個問題，堵塞是一個問題，腐蝕是一個問題，”桑迪亞化學家Tina Nenoff說。“因此，我們的項目專注于尋找能源和成本效益的材料和工藝，以從工業用水中去除二氧化硅。”

Sandia實驗室的研究人員，從左到右，Tina Nenoff和Pat Brady以及前博士后任命Koroush Sasan研究了水滑石如何從發電廠的冷卻塔水中過濾出二氧化硅。

用特殊過濾器去除二氧化硅

Nenoff曾與水滑石(一種由氫氧化鋁制成的分層材料)合作，從21世紀初開始研究低成本海水淡化方法時，他認為這種材料可以成為二氧化硅的有效過濾器。

在為期兩年的實驗室指導研究和開發項目中，Nenoff，Brady和他們的研究團隊創建了特殊的過濾器，顆粒和由水滑石制成的粉末，以研究材料過濾二氧化硅的能力。正如廢物過程工程雜志最近的一篇文章所述，他們發現水滑石可以去除再循環水中約90%的積聚二氧化硅，并可以重復使用五次或更多次循環。這種重復使用過濾器和回收冷卻塔水的能力可以節省資金和自然資源。

“想象一下水滑石顆粒或像飲用水過濾器中發現的那種粉末，”Nenoff說。“在過濾過程中，水流過或流過物料，水中的二氧化硅結晶并留在過濾器中，同時清潔的水流出。”

研究小組設計了水滑石材料，用于過濾發電廠的冷卻塔水。在冷卻過程中，一些水蒸發，水中的礦物質，包括二氧化硅，在每個循環中積聚。

“當你加熱水并且其中一些蒸發時，水中的二氧化硅和其他物質變得更加濃縮，”布拉迪說。“現在，你可以在水變得過于集中之前使用水幾個循環，但我們的目標是10個或更多個循環，這樣發電廠就可以減少用水量。”

除了研究材料及其有效性之外，該團隊還想確定如何最好地擴大新的過濾材料，以便在發電廠進行大規模作業。新墨西哥大學土木工程系的學生在Kerry Howe教授的指導下，對材料進行了放大分析，桑迪亞位于加利福尼亞州利弗莫爾的研究人員進行了技術經濟分析，以估算成本和能源為現實世界的應用節省。

“我們在這里進行的測量是在一個咖啡杯大小的燒杯中，但當你在像一個每天使用一百萬加侖的發電廠這樣的設施時，你想知道水滑石是否會在那個水平上有效，”布拉迪說。

研究團隊使用多學科方法和分析來指導他們的實驗，以找到最佳的水滑石處理成本和節能工業用途。

“很多行業已經有了二氧化硅去除工藝，但它可能效果不好，”Nenoff說。“作為這個項目的結果，我們將能夠給他們一個估計的成本和能源節省，甚至可以節省水滑石可以提供的當前方法的壽命。這種建模和分析提供了更多的動力來采取實施新方法的風險。“

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責任編輯：hnmd003

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