Các nhà nghiên cứu của Vanderbilt là một phần của nhóm đã phát triển một phương pháp tiên tiến nhằm tìm cách loại bỏ muối khỏi nước thải công nghiệp quá mặn tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí hơn nhiều.
Mặc dù quá trình khử muối thông qua thẩm thấu ngược đã đạt được những bước tiến to lớn—cho phép loại bỏ muối khỏi nước biển với chi phí thấp hơn một xu cho mỗi gallon—nhưng nó vẫn chưa đạt được hiệu quả trong việc loại bỏ muối trong nước thải từ các ngành công nghiệp như khai thác mỏ, dầu khí và sản xuất điện và nước lợ nội địa. Nước muối công nghiệp hiện đang được bơm vào các thành tạo địa chất sâu hoặc được chuyển đến các ao bốc hơi, và cả hai phương pháp xử lý đều đang phải đối mặt với nhiều thách thức về quy định và môi trường hơn .
Không xả chất lỏng và xả chất lỏng tối thiểu, sử dụng các hệ thống xử lý kỹ thuật để loại bỏ nước muối hoặc giảm thiểu lượng nước muối, đã được yêu cầu ở một số quốc gia đối với một số ngành nhất định và chúng dự kiến sẽ sớm được áp dụng rộng rãi hơn. Các phương pháp xử lý ZLD/MLD hiện tại thường bao gồm một công nghệ gọi là nén hơi cơ học, tạo ra nhiệt từ điện để làm bay hơi nước muối cho đến khi chỉ còn lại muối. Do chi phí vận hành và vốn cao của MVC, các quy trình này không phù hợp với nhiều người dùng.
Phó giáo sư về kỹ thuật dân dụng và môi trường , đồng thời là Thành viên Hiệu trưởng Khoa 2023 Shihong Lin và nhóm của ông, bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Bang Colorado, tin rằng họ có câu trả lời cho tình thế tiến thoái lưỡng nan này.
Trong một bài báo đăng trên trang bìa của tạp chí Nature Water , Lin và các đồng nghiệp của ông mô tả một công nghệ xử lý nước muối mới được gọi là kết tinh điện phân có khả năng giảm mức tiêu thụ năng lượng và chi phí kết tinh nước muối. Theo các nhà nghiên cứu, nguyên tắc cơ bản của EDC giống như quá trình điện phân, một quá trình đã được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau để khử muối và cô đặc nước muối.
Trong ED, một điện trường được áp dụng để kéo các ion qua màng trao đổi ion. Bằng cách đặt các loại IEM khác nhau theo một cách nhất định, ED có thể tạo ra dòng nước khử ion và dòng nước muối đậm đặc. Với một số thay đổi cấu hình đối với quy trình đó, các nhà nghiên cứu cho biết EDC giữ nước muối trong hệ thống tích hợp và sử dụng điện trường để tạo ra sự kết tinh muối mà không sử dụng các phương pháp bay hơi tốn kém.
Theo bài báo: “Việc loại bỏ sự bay hơi là chìa khóa để phát triển các quy trình kết tinh nước muối hiệu quả về năng lượng”.
Một thách thức kỹ thuật lớn là khi một số ion nhất định vận chuyển qua các IEM, chúng sẽ kéo quá nhiều nước đi qua và làm giảm hiệu quả của quá trình cô đặc dòng nước muối. Hiện tượng này, được gọi là thẩm thấu điện, ngăn không cho một số muối kết tinh ra ngoài một cách hiệu quả. Các nhà nghiên cứu cho biết thiết kế màng tốt hơn và hoạt động được tối ưu hóa có khả năng giải quyết thách thức này và làm cho EDC được áp dụng rộng rãi hơn.
Tuy nhiên, đối với các loại muối mà EDC có thể xử lý, nhóm đã thực hiện phân tích sơ bộ và chỉ ra rằng EDC kết hợp với thẩm thấu ngược có thể tiêu thụ ít năng lượng hơn nhiều so với MVC để kết tinh nước muối .
