یک فرآیند ساده جدید ترکیبات با ارزش را از آب دریا استخراج می‌کند

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۱۴ دسامبر ۲۰۲۲
لینک منبع: A New Simple Process Extracts Valuable Compounds From Seawater

نمک منیزیم از آب دریای Sequim با استفاده از یک تکنیک جدید مبتنی‌بر جریان استخراج می‌شود.

مردم از زمان‌های ماقبل تاریخ از نمک‌های اقیانوس‌ها مانند نمک خوراکی استفاده می‌کردند. در حالی که نمک سفره به آسانی به دست می‌آید، آب دریا منبع غنی سایر مواد معدنی است و محققان در حال بررسی هستند که کدام یک از آن‌ها ممکن است از دریا استخراج شود. منیزیم یکی از این مواد معدنی است که در دریا به وفور یافت می‌شود و روز به روز در خشکی کاربرد بیشتری پیدا می‌کند.

منیزیم کاربردهای فزاینده‌ای در پایداری دارد، مانند جذب کربن، سیمان کم‌کربن و باتری‌های بالقوه نسل بعدی. این کاربردها باعث احیای علاقه به تولید داخلی منیزیم شده‌است. در حال حاضر، آب نمک دریاچه نمک، که برخی از آن‌ها در معرض خطر خشک‌سالی قرار دارند، در یک فرآیند انرژی‌بر در ایالات‌متحده برای تولید منیزیم استفاده می‌شود. وزارت انرژی، منیزیم را در فهرست اخیر خود از مواد حیاتی برای تولید داخلی قرار داد.

محققان آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام(PNNL) و دانشگاه واشنگتن (UW) روشی ساده برای جداسازی نمک منیزیم خالص، ماده اولیه فلز منیزیم، از آب دریا کشف کرده‌اند. یافته‌های آن‌ها در مقاله‌ای که اخیراً در مجلهEnvironmental Science & Technology Letters منتشر شده‌است، به تفصیل شرح داده شده‌است. رویکرد نوآورانه آن‌ها دو راه حل را در کنار هم در یک جریان طولانی قرار می‌دهد. این تکنیک که به‌عنوان رویکرد هم‌جریان خطی شناخته می‌شود، از مرزی استفاده می‌کند که به‌طور مداوم در نتیجه محلول‌های جاری واکنش نشان می‌دهد. این سیستم هرگز به تعادل نمی‌رسد زیرا راه‌حل‌های جدید همیشه معرفی می‌شوند.

این روش با یک فرآیند قدیمی ترفند جدیدی را بازی می‌کند. در اواسط قرن بیستم، شرکت‌های شیمیایی با اختلاط آن با هیدروکسید سدیم، که معمولاً به‌عنوان لیمو شناخته می‌شود، با موفقیت مواد اولیه منیزیم را از آب دریا تولید کردند. نمک هیدروکسید منیزیم به دست آمده، که نام آن را به شیر ضد اسید منیزیم می‌دهد، برای ساخت فلز منیزیم فرآوری شد. با این حال، این فرآیند منجر به مخلوط پیچیده‌ای از نمک‌های منیزیم و کلسیم می‌شود که جدا کردن آن‌‌ها سخت و پرهزینه است. این کار اخیر نمک منیزیم خالص را تولید می‌کند و پردازش کارآمدتری را ممکن می‌سازد.

محقق Chinmayee Subban، شیمیدان PNNL و پروفسور علوم و مهندسی مواد UW، می‌گوید: «به‌طور معمول، مردم تحقیقات جداسازی را با توسعه مواد پیچیده‌تر به جلو می‌برند. «این کار بسیار هیجان‌انگیز است زیرا رویکردی کاملاً متفاوت داریم. ما یک فرآیند ساده پیدا کردیم که کار می‌کند. هنگامی که مقیاس‌بندی شود، این فرآیند می‌تواند با تولید مواد اولیه به ایجاد رنسانس در تولید منیزیم ایالات‌متحده کمک کند. ما توسط یک منبع عظیم، آبی و دست نخورده احاطه شده‌ایم.»

از آب Sequim گرفته تا نمک جامد

سوبان و تیم روش جدید خود را با استفاده از آب دریا از پردیسPNNL-Sequim آزمایش کردند و به محققان این امکان را داد که از امکانات PNNL در سراسر ایالت واشنگتن استفاده کنند.

سوبان گفت: «به‌عنوان یک کارمند علوم ساحلی، من فقط با یکی از اعضای تیم شیمی Sequim تماس گرفتم و درخواست نمونه آب دریا کردم.» روز بعد، یک کولر را به آزمایشگاه خود در سیاتل تحویل دادیم. در داخل، بسته‌های سرد و یک بطری آب دریای سردSequim پیدا کردیم.» این کار نشان‌دهنده همکاری است که می‌تواند در پردیس‌های Richland،Seattle و Sequim PNNL اتفاق بیفتد.

در روش هم‌جریان خطی، محققان آب دریا را در کنار محلولی با هیدروکسید روان می‌کنند. آب دریا حاوی منیزیم به سرعت واکنش نشان می‌دهد و لایه‌ای از هیدروکسید منیزیم جامد را تشکیل می‌دهد. این لایه نازک به‌عنوان مانعی برای مخلوط کردن محلول عمل می‌کند.

محقق Qingpu Wang، فوق دکتری PNNL، گفت: «فرآیند جریان نتایج بسیار متفاوتی نسبت به مخلوط کردن محلول‌های ساده ایجاد می‌کند. سد اولیه هیدروکسید منیزیم جامد از تعامل کلسیم با هیدروکسید جلوگیری می‌کند. ما میٔ‌توانیم به‌طور انتخابی هیدروکسید منیزیم جامد خالص را بدون نیاز به مراحل تصفیه اضافی تولید کنیم.

گزینش‌پذیری این فرآیند آن را به‌ویژه قدرتمند می‌کند. تولید هیدروکسید منیزیم خالص، بدون هیچ‌گونه آلودگی کلسیمی، به محققان این امکان را می‌دهد که از مراحل تصفیه انرژی‌بر و گران‌قیمت صرف‌نظر کنند.

پایداری برای آینده

فرآیند جدید و ملایم این پتانسیل را دارد که بسیار پایدار باشد. به‌عنوان مثال، هیدروکسید سدیم مورد استفاده برای استخراج نمک منیزیم را می‌توان در محل با استفاده از آب دریا و انرژی‌های تجدید‌پذیر دریایی تولید کرد. حذف منیزیم یک پیش‌تصفیه ضروری برای نمک‌زدایی آب دریا است. پیوند فرآیند جدید با فناوری‌های موجود می‌تواند تبدیل آب دریا به آب شیرین را آسان‌تر و ارزان‌تر کند.

این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات زمین‌شناسی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.