حدود جديدة لتكنولوجيا تحلية مياه البحر: حامل نفاذية غشاء تحلية مياه البحر

على خلفية التوتر المتزايد في موارد المياه العالمية، تحظى تكنولوجيا تحلية مياه البحر، باعتبارها وسيلة مهمة لحل النقص في موارد المياه، باهتمام متزايد. فيما بينها، غشاء تحلية مياه البحر الناقل النفاذ أصبحت نقطة ساخنة للأبحاث الحالية بسبب كفاءتها العالية وتوفير الطاقة.

تعتمد حاملة نفاذية غشاء تحلية مياه البحر بشكل أساسي على مواد غشائية محددة، والتي، باعتبارها حاملات نفاذية، يمكن أن تسمح بشكل انتقائي لجزيئات الماء بالمرور بينما تمنع الملح والشوائب الأخرى. في تكنولوجيا تحلية المياه بالأغشية الموفرة للطاقة، يعد غشاء التناضح العكسي (RO) وغشاء الترشيح الفائق (UF) من أكثر مواد الغشاء استخدامًا.

أصبح غشاء التناضح العكسي هو الخيار الأول لتحلية مياه البحر بسبب معدل التحلية العالي والاستقرار الجيد. ويستخدم خصائص الغشاء شبه المنفذ للسماح فقط لجزيئات الماء بالمرور تحت الضغط، مع الاحتفاظ بالملح والشوائب الأخرى على جانب واحد من الغشاء. يستخدم غشاء الترشيح الفائق كتقنية معالجة مسبقة لغشاء التناضح العكسي لإزالة المواد العالقة والغرويات والمواد العضوية الجزيئية في مياه البحر لحماية غشاء التناضح العكسي من التلوث والانسداد.

لا تعمل تكنولوجيا تحلية المياه بالأغشية الموفرة للطاقة على تحسين كفاءة تحلية مياه البحر فحسب، بل تقلل أيضًا من استهلاك الطاقة بشكل كبير. ويكمن مفتاح هذه التكنولوجيا في تطبيق أجهزة استعادة الطاقة، والتي يمكنها تحويل الضغط العالي عند طرف الماء المركز إلى جزء من ضغط المدخل، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة.

مع التقدم المستمر لعلوم المواد الغشائية، فإن حامل النفاذ لغشاء تحلية مياه البحر يبتكر ويتطور باستمرار. من ناحية، فإن البحث والتطوير لمواد غشائية جديدة سيزيد من تحسين معدل تحلية المياه واستقرار الغشاء ويقلل من خطر تلوث الغشاء وانسداده. ومن ناحية أخرى، فإن تكامل تكنولوجيا الأغشية وتحسينها سيزيد من تحسين الكفاءة وتأثير توفير الطاقة في تحلية مياه البحر.

باعتبارها عملية هجينة بغشاء حراري، تتمتع تقنية التقطير الغشائي (MD) بقدرة ملوحة عالية مثل تحلية مياه البحر الحرارية التقليدية والتكوين المعياري المدمج لأنظمة الأغشية. إنها تستخدم أغشية مسامية كارهة للماء لفصل تدفق تغذية المحلول الملحي الساخن وتدفق النافذ البارد، وتدفع نقل بخار الماء عبر الغشاء من خلال اختلاف درجة الحرارة، وتتكثف على الجانب المتخلل لإنتاج الماء النقي. ومن المتوقع أن تصبح هذه التكنولوجيا مكملاً مهماً لمجال تحلية مياه البحر في المستقبل.

وسيجمع التطبيق الواسع النطاق للطاقة المتجددة وتطوير الشبكات الذكية بين تكنولوجيا تحلية مياه البحر والطاقة المتجددة لتحقيق عملية تحلية مياه البحر الخضراء ومنخفضة الكربون، والتي ستكون أيضًا اتجاهًا مهمًا للتنمية المستقبلية. إن استخدام الطاقة الشمسية لتحلية مياه البحر لا يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة وتكاليفها فحسب، بل يقلل أيضًا من الاعتماد على الوقود الأحفوري ويحقق التنمية المستدامة.

باعتبارها وسيلة مهمة لحل النقص في الموارد المائية، تكتسب ناقلات نفاذية أغشية تحلية مياه البحر المزيد والمزيد من الاهتمام لكفاءتها العالية وتوفير الطاقة. مع التقدم المستمر لعلوم مواد الأغشية والابتكار التكنولوجي المستمر، ستلعب تكنولوجيا أغشية تحلية مياه البحر دورًا أكثر أهمية في المستقبل. في المستقبل القريب، ستزودنا تكنولوجيا أغشية تحلية مياه البحر بمصدر مياه بديل أكثر موثوقية ومقاوم للجفاف، وستقدم مساهمات أكبر لبقاء الإنسان وتنميته.