Development of effective desalination methods using polyelectrolyte hydrogels
Project goals
The goal of this project is to develop an innovative method of water desalination using polyelectrolyte hydrogels. The idea of the method is that when the gel is put into contact with aqueous salt solution, it absorbs a solution with the ion composition different from the original one. The absorbed solution can be easily squeesed out from the gel by means of seive or microfiltration membrane. In our previous work we proposed a fully reveresible desalination cycle made of compression and swelling steps, which can in principle work on ideal thermodynamic efficiency. Because the method is free from the use of osmotic membranes it can compete with reverse osmosis method. In addition, unlike the reverse osmosis, the proposed approach might be not sensitive to the quality of feed water and its seasonal changes, and also allows the production of water of any desired salt concentration. Within the framework of this project we plan to simulate the desalination process using theoretical and computer models of gel (of different levels of approximation) and to prove the concept by experiment.
Keywords
desalinationsmart polymerspolyelectrolyte hydrogelmean-field theorymolecular dynamicsMonte Carlo simulationsblue energy
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Junior Grants
Call for proposals
Juniorské granty 5 (SGA0201900002)
Main participants
Univerzita Karlova / Přírodovědecká fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
19-17847Y
Alternative language
Project name in Czech
Vývoj účinných metod odsolování pomocí polyelektrolytových hydrogelů
Annotation in Czech
Cílem tohoto projektu je vyvinout novou metodu pro odsolování vody pomocí polyelektrolytových hydrogelů. Projekt je založen na představě, že pokud se hydrogel dostane do kontaktu s vodným roztokem, absorbuje část roztoku, která má ale jiný obsah rozpuštěných iontů než roztok původní. Absorbovaný roztok můžeme snadno vytlačit z hydrogelu zpět pomocí sítka nebo mikrofiltrační membrány. V předchozí studii jsme navrhli plně reverzibilní odsolovací cyklus jednotlivých kompresních a botnacích kroků, který může v principu fungovat s ideální termodynamickou účinností. Protože v této metodě nepoužíváme osmotické membrány, může konkurovat reverzní osmóze. Navíc, tato metoda, na rozdíl od reverzní osmózy, není citlivá na kvalitu přiváděné vody a její sezónní změny, a také dovoluje produkovat vodu o jakékoliv požadované koncentraci soli. V rámci tohoto projektu plánujeme simulovat odsolovací proces pomocí teoretických a výpočetních modelů gelů (na různém stupni aproximace) a navržený postup ověřit experimentálně.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
Contrary to the proposal, the project was solved only in the field of theoretical modeling of water desalination based on salt partitioning in polyelectrolyte hydrogels, experimental verification was completely omitted. The theoretical simulations of the mentioned process led to interesting results, published in 4 impacted publications.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Jun 30, 2022
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 1, 2022
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-GA0-GJ-U
Data delivery date
Jun 26, 2023
Finance
Total approved costs
3,880 thou. CZK
Public financial support
3,880 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
3 880 CZK thou.
Public support
3 880 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Physical chemistry
Solution period
01. 01. 2019 - 30. 06. 2022