Преглед ултразвучне технологије у пречишћавању воде

Аутор Метју Тејлор, сарадник истраживач и писац у Саве Тхе Ватер ™ | 30. март 2021

 

Не одговара свака технологија пречишћавања воде ефективно датој ситуацији. На пример, њихова способност да уклоне неке загађиваче из воде, њихова цена и капацитет их ограничавају. Потребне су нам нове технологије за решавање ових проблема. Ултразвучна технологија би могла да пружи решење.

 

Шта је ултразвучна технологија?

Ултразвучна технологија ради на бази ултразвучних таласа. То су високофреквентни таласи који су превисоки да их човек може чути, углавном 20 килохерца и више. Ултразвучни уређаји производе ове таласе, који путују кроз воду као таласи притиска. Уређаји који се називају претварачи претварају електричну енергију у вибрацију. Претварачи најчешће производе ове таласе.

 

Постоје две врсте претварача: пиезоелектрични претварачи и магнетостриктивни претварачи. У пиезоелектричним претварачима, вибрације се стварају помоћу пиезоелектричних кристала. Ови кристали вибрирају када струја пролази кроз њих. Код магнетостриктивних претварача, електрична струја пролази кроз завојнице, чиме се формира магнетно поље. Као резултат тога, језгро претварача се шири и скупља.

 

Како функционише пречишћавање воде?

Ултразвучни уређаји производе таласе притиска. Ови таласи се састоје од позитивног и негативног притиска, који се смењују у циклусима. У води, када притисак превазиђе затезну чврстоћу воде , што је њена способност да се одупре сили која тежи да је раздвоји, почиње да се дешава процес који се назива кавитација.

 

Током кавитације, мехурићи се формирају, расту, а затим имплодирају. Притисак и температура се повећавају до огромних нивоа унутар мехурића. Када имплодирају, ослобађају велику количину енергије у облику ударног таласа. Ови ударни таласи могу разбити органску материју. Због тога се ултразвучна технологија може ухватити у коштац са бактеријским и алгалним загађењем у води. Могли бисмо да користимо ултразвучну технологију, на пример, да ублажимо штетно цветање алги у Великим језерима.

 

Ултразвучни таласи се могу производити непрекидно или кроз импулс. У третману воде, чешће се производе континуирано како би ефикасније пречишћавали воду. Мехурићи који се формирају пулсирајућим ултразвучним таласима производе мање енергије када пукну, што их чини мање ефикасним.

 

Које су предности коришћења ултразвучне технологије у пречишћавању воде?

Ултразвучна технологија има неколико предности у пречишћавању воде:

Смањење замућености: Замућеност се односи на то колико је вода бистра. Ултразвучна технологија може помоћи да вода буде мање замућена, смањујући њену замућеност. Студија из 2011. показала је да ултразвучни таласи могу смањити замућеност за чак 76%.

Дезинфекција воде: Ултразвучни таласи су веома ефикасни у решавању бактеријске и алгалне контаминације у води. Мехурићи настали током процеса кавитације достижу температуру у хиљадама степени и притисак у хиљадама атмосфера. Настала имплозија и накнадни ударни талас, стрес и изненадна промена температуре убијају бактерије. Као резултат, ово ограничава . способност бактерија да се размножавају Студија из 1997. је, на пример, открила да је након 15 минута излагања ултразвуку умрло 80% бактерија Е. цоли у води за пиће.

Разградња органских загађивача: Ултразвучна технологија може разбити органске загађиваче осим бактерија и алги. Такође може да разбије органске загађиваче као што су пестициди, фенол, па чак и експлозиви. Студија из 2004. је, на пример, открила да ултразвучни таласи скоро потпуно разграђују одређене угљоводонике, укључујући нафтален и аценафтилен, у води.

Будући развој ултразвучне технологије

Ултразвучна технологија такође има недостатке које истраживачи морају да реше пре него што постане распрострањенија: 

Нова технологија: Истраживачи морају да ураде више истраживања и анализа како би ултразвучне системе лакше дизајнирали. Они треба да даље развијају теоријске моделе података како би стандардизовали дизајн ултразвучних уређаја. Можемо повећати употребу ултразвучних уређаја када развију ове моделе. Што је најважније, ово ће нам омогућити да их повећамо како бисмо пречистили веће количине воде.

Превисока цена: Ултразвучне технологије могу имати високе трошкове одржавања. То је због одржавања и замене ултразвучне сонде, која се оштети током ултразвучне активности.

Може се лако покварити: Ако се ултразвучни уређаји покваре, можда ће им требати специјалиста да их поправи. Овај захтев може оставити подручје без третмана воде неко време. Стога су технологије које су приступачније и лакше се поправљају много чешће.

Надамо се да ће ултразвучна технологија постати приступачнија, поузданија и приступачнија. Ова технологија је још један вредан алат који можемо користити да учинимо воду чистијом за све.