Подобна на тефлон мембрана за обезсоляване пречиства водата бързо и без триене

Сподели

Инженерите от университета в Токио са разработили нов тип мембрана за обезсоляване, за която твърдят, че е по-бърза и изисква по-малко налягане и енергия от съществуващите технологии. Новата мембрана е съставена от серия от наномащабни тръби, облицовани с материал, вдъхновен от тефлон, който отблъсква солите, като същевременно позволява на водата да тече с малко триене.

Много региони по света са изправени пред недостиг на чиста питейна вода и проблемът само ще се влошава с променящия се климат. Обезсоляването на солената вода или морската вода е жизненоважно и няма недостиг на творчески устройства в работата, които използват топлина за изпаряване и рекондензиране на вода или мембрани за филтриране на сол и примеси.

Новата система е вариация на последната, но има няколко предимства пред други от този вид. Ключовата съставка е флуорът, хидрофобен материал, който придава на тефлона известните му незалепващи свойства. Той обаче не се използва само за съдове за готвене – покритията на основата на флуор често се използват за тръби, за да поддържат водата да тече гладко.

Новата мембрана съдържа купчини от наномащабни пръстени, изработени от флуор, вградени в липиден слой, който е непропусклив за вода. Не само, че флуорът помага на водата да се плъзга през пръстените с много малко триене, но отрицателният му заряд удобно отблъсква солите, предотвратявайки преминаването им.

Екипът тества техниката, като прави мембрани с флуорни нанопръстени с ширина между 0,9 и 1,9 нанометра, след което потече солена вода през тях. След това измерват количеството хлорни йони – основен компонент на солта – от двете страни на мембраната. И разбира се, флуорните пръстени филтрираха водата по-бързо и по-ефективно, използвайки по-малко налягане и енергия в сравнение с други методи за обезсоляване.

Флуорните пръстени с ширина между 0,9 и 1,9 нанометра позволяват на водата да преминава с малко триене, докато отрицателният заряд отблъсква йони в солта

2022 Itoh et al.

„Беше много вълнуващо да видя резултатите от първа ръка“, каза Йошимицу Итох, водещ автор на изследването. „По-малкият от нашите тестови канали перфектно отхвърлиха входящите молекули на солта, а по-големите канали също бяха подобрение в сравнение с други техники за обезсоляване и дори авангардни филтри с въглеродни нанотръби. Истинската изненада за мен беше колко бързо се случи процесът. Нашата проба работи около няколко хиляди пъти по-бързо от типичните промишлени устройства и около 2400 пъти по-бързо от експерименталните устройства за обезсоляване на основата на въглеродни нанотръби.

Като настрана: думата „тефлон“ може незабавно да бие алармата за здравословни проблеми при някои хора, но флуорът не е химикалът, който предизвиква загриженост в това отношение.

Екипът планира да проведе по-нататъшни изследвания за намаляване на количеството енергия, необходимо за направата на флуорни наноринг мембрани, с поглед към увеличаване на мембраните, като се започне с 1-m широка (3,3-ft) тестова мембрана през следващите няколко години .

Изследването е публикувано в списанието наука.

Източник: университет в Токио



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели