Forskere bruger kulstof nanorør-teknologi til at udvikle robuste vandafsaltningsmembraner

Et forskerhold fra Shinshu University, Japan, har udviklet robuste omvendt osmose-membraner, der kan tåle storstilet vandafsaltning. Holdet offentliggjorde deres resultater i begyndelsen af ​​februar i Videnskabelige rapporter .

"Da mere end 97 procent af vandet i verden er saltvand, omvendt osmose afsaltningsanlæg til fremstilling af ferskvand er stadig vigtigere for at give en sikker og konsekvent forsyning, " sagde Morinobu Endo, Ph.D., tilsvarende forfatter på papiret. Endo er en fremtrædende professor ved Shinshu University og æresdirektør for Institute of Carbon Science and Technology. "Selvom omvendt osmose-membranteknologi har været under udvikling i flere årtier, nye trusler som global opvarmning og stigende efterspørgsel efter rent vand i befolkede bycentre udfordrer de konventionelle vandforsyningssystemer."

Omvendt osmose membraner består typisk af tyndfilm kompositsystemer, med et aktivt lag af polymerfilm, der begrænser uønskede stoffer, såsom salt, fra at passere gennem et permeabelt porøst substrat. Sådanne membraner kan forvandle havvand til drikkevand, samt støtte til landbrugs- og landskabsvanding, men de kan være dyre i drift og bruge en stor mængde energi.

For at imødekomme efterspørgslen efter drikkevand til lave omkostninger, Endo siger, at mere robuste membraner er i stand til at modstå barske forhold, mens den forbliver kemisk stabil til at tolerere rengøringsbehandlinger, er nødvendige. Nøglen ligger i kulstof nanoteknologi.

Endo er en pioner inden for syntese af kulstofnanorør ved katalytisk kemisk dampaflejring. I denne forskning, Endo og hans team udviklede en multi-vægget carbon nanorør-polyamid nanokompositmembran, som er resistent over for klor - en af ​​hovedårsagerne til nedbrydning eller fejltilfælde i omvendt osmosemembraner. De tilsatte kulstofnanorør skaber en beskyttende effekt, der stabiliserer polyamidets forbundne molekyler mod klor.

"Carbon nanoteknologi har været forventet at give fordele, og dette er et lovende eksempel på kulstofnanorørs bidrag til en meget kritisk anvendelse:vandrensning, " sagde Endo. "Carbon nanorør og fibre er allerede fremragende forstærkninger til andre applikationer inden for materialevidenskab og teknik, og dette er endnu et felt, hvor deres exceptionelle egenskaber kan bruges til at forbedre konventionelle teknologier."

Forskerne arbejder på at stabilisere og udvide produktionen og forarbejdningen af ​​multi-væggede carbon nanorør-polyamid nanokompositmembraner.

"Vi arbejder i øjeblikket på at opskalere vores syntesemetode, hvilken, i princippet, er baseret på den samme metode, som bruges til at fremstille nuværende polyamidmembraner, " sagde Endo. Han bemærkede også, at hans team planlægger et samarbejde om at producere kommercielle membraner.