Большинство воды на Земле непригодно для питья. Опреснение может быть жизненно важной технологией для удовлетворения мировых потребностей в питьевой воде, и теперь корейские инженеры разработали новую мембрану из нановолокна, которая может эффективно работать в течение длительного времени.
Существует несколько различных способов опреснения воды, но в данном исследовании основное внимание уделяется мембранной дистилляции.
При этом соленая вода с одной стороны мембраны нагревается, а пресная вода с другой стороны остается холодной. Мембрана гидрофобна, чтобы отталкивать жидкую воду, но водяной пар с горячей стороны все еще может проходить через поры. Из-за разницы в давлении пара он переходит в холодную сторону, где повторно конденсируется в пресную воду.
Проблема в том, что накопление солей и других загрязнителей на мембране может повлиять на ее гидрофобность. В конце концов соленая вода просачивается и делает пресную воду менее пресной, что требует замены мембраны.
Поэтому для нового исследования ученые из Корейского института гражданского строительства и строительных технологий (KICT) создали более совершенные мембраны. Часто они производятся с помощью процесса, называемого электроспиннингом, когда электрическая сила используется для вытягивания заряженных нановолокон из сопел.
Команда исследователей KICT использовала версию, называемую коаксиальным электроспиннингом, когда два разных материала смешиваются вместе в процессе печати.
Рисунок, демонстрирующий новую коаксиальную электропряденую мембрану по сравнению с традиционными.
В данном случае эти два материала представляли собой полимер под названием PVDF-HFP и кремнеземный аэрогель.
Шероховатая поверхность помогает отталкивать воду, а кремнеземный аэрогель действует как теплоизолятор, предохраняя горячую сторону от нагрева холодной стороны. Это, в свою очередь, поддерживает высокую разницу в давлении пара и делает мембрану более эффективной.
В ходе испытаний команда ученых использовала новую мембрану в течение 30 дней и обнаружила, что после этого времени она все еще отфильтровывала 99,99% соли. Это гораздо более длительный срок службы, чем у других мембран из электропряденого нановолокна, которые, по словам команды, не могут прослужить более 50 часов непрерывного использования, прежде чем они начнут протекать.
«Коаксиальная электропряденая мембрана из нановолокна обладает большим потенциалом для обработки растворов морской воды без проблем смачивания и может быть подходящей мембраной для экспериментальных и реальных применений мембранной дистилляции», – говорит Юнчул Ву, ведущий автор работы.
Исследование было опубликовано в Journal of Membrane Science.
Источник: