Grafeenmembraan scheidt het zout van het zeewater

Anonim

Grafeenmembraan scheidt het zout van het zeewater

Milieu

Michael Irving

4 april 2017

Door de grootte van zijn poriën aan te passen, hebben onderzoekers een op grafeen gebaseerd membraan ontwikkeld dat de kleinste zoutionen kan filteren om water te zuiveren (Credit: University of Manchester)

Water kan het grootste deel van het aardoppervlak bedekken, maar dankzij een enorme hoeveelheid zout kan het moeilijk worden aangeboord als bron van drinkwater. Grafeen kon opnieuw te hulp schieten. Onderzoekers aan de universiteit van Manchester hebben een grafeenoxidemembraan ontwikkeld met een schaalbare, uniforme poriegrootte die zelfs de kleinste zouten kan filteren, zonder de stroming van water te veel te beïnvloeden.

Ontziltingsinstallaties gebruiken al verschillende technieken om veilig drinkwater te produceren, inclusief het afscheiden van zout en water, het gebruik van zout aantrekkende membranen, of het benutten van de kracht van oceaangolven om water te zuiveren en terug naar de kust te pompen. Grafeen heeft al eerder een hand uitgeleend, zich gedraagt ​​als een grote spons die op het wateroppervlak zit, er water doorheen trekt en het reinigt.

Het wondermateriaal is ook ingezet als een waterfiltermembraan dat goed werkte bij het verwijderen van enkele deeltjes, organische moleculen en zouten, maar volgens de onderzoekers van Manchester kon het niet de kleinste gewone zout-ionen vangen. Dat is te danken aan het feit dat deze membranen de neiging hebben op te zwellen wanneer ze ondergedompeld zijn in water, wat rotzooit met de ruimte tussen de grafeen-oxidelagen en de zoutmoleculen door het water laat glijden.

De Manchester-onderzoekers beweren dat ze een manier hebben gevonden om te beperken hoeveel de membranen opzwellen in het water, door het materiaal fysiek te beperken. Daardoor kunnen ze de grootte van de poriën precies afstellen en de ongewenste zouten, deeltjes en moleculen buiten houden door ze eenvoudig kleiner te maken dan de diameter van de gewone zoutionen. Het team meldt dat 97 procent van de natriumchloride-ionen worden afgestoten door het membraan, terwijl het water nog steeds redelijk vrij kan stromen.

Schaalbaarheid is een van de grote factoren in hoe levensvatbaar de methode is, en de onderzoekers geloven dat hun grafeen-oxidemembraan zowel op- als neerwaarts comfortabel kan schalen. Naar boven en de methode kan de efficiëntie van ontziltingsinstallaties verbeteren. Naar beneden toe kunnen de filters zelf worden gebruikt als goedkope waterzuiveraars voor ontwikkelingslanden met beperkte toegang tot schoon water of grootschalige ontziltingsinstallaties.

"Realisatie van schaalbare membranen met een uniforme poriegrootte tot op atomaire schaal is een belangrijke stap vooruit en zal nieuwe mogelijkheden openen voor het verbeteren van de efficiëntie van ontziltingstechnologie, " zegt professor Rahul Nair, co-auteur van het onderzoek. "Dit is het eerste duidelijke experiment in dit regime.We laten ook zien dat er realistische mogelijkheden zijn om de beschreven aanpak op te schalen en grafeen-gebaseerde membranen massaal te produceren met de vereiste zeefgrootten. "

Op de langere termijn wijst het team erop dat het basisidee van het afstemmen van de poriegrootten om specifieke ionen te filteren op verschillende membranen zou kunnen worden toegepast, voor verschillende doeleinden.

"De ontwikkelde membranen zijn niet alleen nuttig voor ontzilting, maar de atomaire schaal afstembaarheid van de poriegrootte opent ook een nieuwe kans om membranen te fabriceren met on-demand filtratie die in staat is om ionen te filteren volgens hun afmetingen, " zegt Jijo Abraham, co -lead auteur van de studie.

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Nanotechnology .

Bron: Universiteit van Manchester

Door de grootte van zijn poriën aan te passen, hebben onderzoekers een op grafeen gebaseerd membraan ontwikkeld dat de kleinste zoutionen kan filteren om water te zuiveren (Credit: University of Manchester)