Zobrazení: 104 Autor: Editor webu Čas publikování: 2024-01-15 Původ: místo
Matthew Taylor, přidružený výzkumník a spisovatel v Save The Water ™ | 30. března 2021
Ne každá technologie čištění vody odpovídá dané situaci efektivně. Omezuje je například jejich schopnost odstraňovat některé nečistoty z vody, jejich cena a kapacita. K řešení těchto problémů potřebujeme nové technologie. Řešením by mohla být ultrazvuková technologie.
Co je ultrazvuková technologie?
Ultrazvuková technologie funguje na bázi ultrazvukových vln. Jedná se o vysokofrekvenční vlny, které jsou příliš vysoké na to, aby je člověk slyšel, obvykle 20 kHz a vyšší. Ultrazvuková zařízení produkují tyto vlny, které se šíří vodou jako tlakové vlny. Zařízení nazývaná převodníky přeměňují elektrickou energii na vibrace. Snímače nejčastěji produkují tyto vlny.
Existují dva typy měničů: piezoelektrické měniče a magnetostrikční měniče. V piezoelektrických měničích se vibrace vytvářejí pomocí piezoelektrických krystalů. Tyto krystaly vibrují, když jimi prochází elektřina. U magnetostrikčních měničů prochází cívkami elektrický proud, který tvoří magnetické pole. V důsledku toho se jádro převodníku rozšiřuje a smršťuje.
Jak funguje čištění vody?
Ultrazvuková zařízení vytvářejí tlakové vlny. Tyto vlny se skládají z pozitivního i negativního tlaku, které se střídají v cyklech. Ve vodě, když tlak překoná pevnost vody v tahu, což je její schopnost odolávat síle, která má tendenci ji roztrhnout, začne docházet k procesu zvanému kavitace.
Během kavitace se tvoří bubliny, rostou a pak implodují. Tlak a teplota uvnitř bublin narůstají do obrovských úrovní. Když implodují, uvolňují velké množství energie ve formě rázové vlny. Tyto rázové vlny mohou rozbít organickou hmotu. Ultrazvuková technologie se proto může vypořádat s bakteriálním a řasovým znečištěním ve vodě. Mohli bychom použít ultrazvukovou technologii například ke zmírnění škodlivého květu řas ve Velkých jezerech.
Ultrazvukové vlny mohou být produkovány buď kontinuálně, nebo prostřednictvím pulzu. Při úpravě vody se častěji vyrábějí kontinuálně, aby mohly efektivněji čistit vodu. Bubliny, které se tvoří s pulzujícími ultrazvukovými vlnami, produkují při prasknutí méně energie, což je snižuje účinnost.
Jaké jsou výhody použití ultrazvukové technologie při čištění vody?
Ultrazvuková technologie má několik výhod při čištění vody:
Snížení zákalu: Zákal znamená, jak čistá je voda. Ultrazvuková technologie může pomoci snížit zákal vody a snížit její zákal. Studie z roku 2011 zjistila, že ultrazvukové vlny mohou snížit zákal až o 76 %.
Dezinfekce vody: Ultrazvukové vlny jsou vysoce účinné při řešení bakteriální a řasové kontaminace ve vodě. Bublinky vzniklé při kavitačním procesu dosahují teploty v tisících stupňů a tlaku v tisících atmosfér. Výsledná imploze a následná rázová vlna, stres a náhlá změna teploty zabíjí bakterie. V důsledku to omezuje schopnost bakterií reprodukovat se. Studie z roku 1997 například zjistila, že po 15 minutách vystavení ultrazvuku zemřelo 80 % bakterií E. coli v pitné vodě.
Degradace organických znečišťujících látek: Ultrazvuková technologie dokáže rozložit organické kontaminanty jiné než bakterie a řasy. Dokáže také rozkládat organické znečišťující látky, jako jsou pesticidy, fenol a dokonce i výbušniny. Studie z roku 2004 například zjistila, že ultrazvukové vlny téměř úplně degradovaly některé uhlovodíky, včetně naftalenu a acenaftylenu, ve vodě.
Budoucí vývoj ultrazvukové technologie
Ultrazvuková technologie má také nevýhody, které musí výzkumníci řešit, než se bude moci rozšířit:
Nová technologie: Výzkumníci potřebují více zkoumat a analyzovat, aby se ultrazvukové systémy snadněji navrhovaly. Potřebují dále rozvíjet teoretické datové modely pro standardizaci návrhu ultrazvukových zařízení. Jakmile vyvinou tyto modely, můžeme zvýšit používání ultrazvukových zařízení. A co je nejdůležitější, umožní nám to zvětšit je a vyčistit větší objemy vody.
Cenově nedostupné: Ultrazvukové technologie mohou mít vysoké náklady na údržbu. Je to z důvodu údržby a výměny ultrazvukové sondy, která se při ultrazvukové činnosti poškodí.
Mohou se snadno rozbít: Pokud se ultrazvuková zařízení porouchají, mohou potřebovat odborníka, aby je opravoval. Tento požadavek může po určitou dobu ponechat oblast bez úpravy vody. Proto jsou mnohem častější technologie, které jsou cenově dostupnější a snáze opravitelné.
Doufejme, že se ultrazvuková technologie stane dostupnější, spolehlivější a cenově dostupnější. Tato technologie je dalším cenným nástrojem, který můžeme použít k tomu, aby byla voda čistší pro každého.
