Многие из современных методов очистки воды основаны на фильтрах и химикатах, которые требуют регулярного пополнения или обслуживания. Однако миллионы людей живут в районах с ограниченным доступом к таким материалам, что побуждает исследовательское сообщество к поиску новых вариантов очистки воды с использованием плазмы. Многие подходы на основе плазмы дороги, но новый класс плазменных устройств может изменить это.

Атмосферная плазменная струя может быть помещена в воду для запуска процесса очистки. Фото: Райан Готт

Исследователи из Университета Алабамы в Хантсвилле изучают новый тип плазменного генератора для очистки воды. Новый генератор подает импульсы напряжения, чтобы ионизировать газ при атмосферном давлении и производить много полезных побочных продуктов, включая гидроксильные радикалы, которые вызывают каскад реакций, которые приводят к получению более чистой пробы воды.

«Мы находим пути ускорения процесса очистки», – сказал Райан Готт, докторский кандидат в аэрокосмической технике в UAH, который представит исследование на следующей неделе на 71-й ежегодной конференции Американского физического общества по газообразной электронике и 60-м ежегодном собрании Отдел физики плазмы APS, который состоится 5-9 ноября в конференц-центре Орегона в Портленде.

«Теоретически, если эту технологию можно разработать в реальной практической системе, она сможет очищать воду с меньшими затратами, чем нынешние методы», – сказал Готт.

Хотя термин «плазма» вызывает в воображении образы сверхгорячих солнечных струй, путешествующих в космосе, большинство подходов к очистке воды на основе плазмы работают через способность плазмы генерировать реактивные свободные радикалы, что делает многие соединения в воде инертными. Плазма и последующие химические реакции высвобождают энергию и химические вещества, которые могут убивать даже жестких микроцистиновых бактерий, одного из виновников цветения водорослей, которые скрываются в нашем водоснабжении.

«Импульсы настолько быстрые, что это не меняет температуру воды», – сказал Готт. «Вы можете коснуться нашей плазменной струи своей рукой».

В отличие от более распространенных озонопроизводящих очистителей плазмы, новое устройство основано на производстве гидроксильных радикалов. Надеемся, что этот метод позволит обойти некоторые из препятствий, которые мешают аналогам на основе озона, а именно высокое энергопотребление и проблемы, связанные с контролем чрезмерного нагрева.

Используя оптическую эмиссионную спектроскопию, исследователи UAH смогли сравнить, как различные факторы играют роль в производстве большего количества гидроксильных радикалов из плазменного устройства. Например, кажется, что наибольшее влияние на выход оказывает увеличение напряжения, за которым следует увеличение частоты импульсов.

Прямо сейчас устройство ограничено 10 киловольтами, но исследователи надеются увидеть, что более высокое напряжение может означать в будущем.

Готт сказал, что после того, как группа продолжит лучше понимать механизмы, лежащие в основе взаимодействия плазмы с водой, он надеется расширить эту технологию для применений в точках использования.

«Конечная цель состоит в том, чтобы разработать что-то, что можно массово производить и распространять там, где это больше всего нужно», – сказал он.

По материалам phys.org