Hvordan kan afsaltning blive billigere?

Afsaltning, processen med at fjerne salt fra vand, er dyr. Selvom store afsaltningsanlæg kører rundt om i verden - generelt hvor det er billigere end at pumpe vand langt væk - er der ikke nær nok til at levere frisk vand overalt, hvor det er nødvendigt.

University of Manchesters Rahul Nair søger at forbedre afsaltning med membraner lavet af grafenoxidlag.

En almindelig afsaltningsmetode, omvendt osmose, er dyr, fordi det kræver meget elektricitet at skubbe vand gennem et filter. Det er også dyrt at behandle vandet for at dræbe mikrober og udskifte filtrene. Forskere håber, at forbedrede membranmaterialer kan gøre denne proces billigere.

Grafen Nanoporer

Forskere håber, at stærke og lette grafenmembraner kan koste mindre og holde meget længere end nutidens polymermembraner. Grafen afviser generelt vand, men i den rigtige form kan det adskille salt fra vand hurtigt. Flere forskellige teams undersøger måder at gøre det på.

• Forskere ved University of Manchester har forberedt grafen til brug som afsaltningsmembran ved at indføre små kapillærer i stablede lag af grafenoxid, der tillader vand at passere igennem. Disse åbninger i materialet er et atom brede. Meget små saltmolekyler, der måler mindre end en nanometer, kan passere igennem, men holdet arbejder på at forbedre filteret, så det luger endnu mindre partikler ud. Forskningen blev beskrevet i Videnskab i februar.

• Med en anden metode har forskere fra MIT, det amerikanske energiministeriums Oak Ridge National Laboratory , og Saudi-Arabiens King Fahd University of Petroleum and Minerals demonstreret grafenmembraner med porer mindre end størrelsen af ​​en nanometer. I modsætning til Manchester-holdet introducerer denne gruppe huller i et enkelt-atom-tykt lag af grafen, snarere end gennem flere ark. Dette membrandesign kan være 50 gange mere vandgennemtrængeligt end nutidens polymerfiltre, vurderer forskerne, hvilket betyder, at der kræves mindre energi for at presse væsken igennem. Dette membrandesign er detaljeret i en Nano bogstaver papir udgivet i februar sidste år.

• MIT-forskerne David Cohen-Tanugi og Jeffrey Grossman viste, at grafen med nanoporer kunne modstå højt tryk i dette Nano bogstaver papir udgivet den 30. oktober.

• Sidste år, Lockheed Martin patenteret en membran lavet af grafen, som den siger kan afsalte vand til en brøkdel af prisen for nutidens systemer.

Multitasking-membraner

Mens grafen har fået opmærksomhed som et lovende materiale til membraner, har den singaporeanske forsker Darren Sun brugt år på at undersøge en anden kandidat: titaniumdioxid. Det Nanyang Teknologiske Universitet professor udviklede nanofibre lavet af titaniumdioxidkrystaller. Han formede dem derefter til membraner for at filtrere vandet. Membranerne kan have flere anvendelser, herunder i en afsaltningsmetode kendt som fremadgående osmose. Sun mener, at de ville udkonkurrere nutidens polymerbaserede membraner, fordi de kan dræbe bakterier og reducere tilstopningen, der foranlediger deres udskiftning. Han skitserer den antibakterielle egenskab af sine nanofibre i en december 2013 ChemPlusChem papir.

Takeaway:

Nye membraner lavet af bedre materialer kan en dag gøre afsaltning hurtigere og billigere. Mange af disse teknologier udføres dog kun i lille skala og vil kræve betydelig forskning og finansiering for at blive brugt bredt.

Har du et stort spørgsmål? Send forslag til [email protected].

skjule