Bæredygtig separationsteknologi gør nye applikationer mulige

Membraner er meget brugt til at adskille stoffer fra hinanden, fx ved vandbehandling eller nyredialyse. Membranteknologi sparer energi og vand, og har en lille CO ₂ fodspor. Desværre, store mængder giftige opløsningsmidler er nødvendige for at fremstille membranerne. Vidi-forsker Wiebe de Vos har udviklet en grøn alternativ produktionsmetode, hvilket gør nye applikationer mulige.

En membran er en tynd, fladt fast stof, der fungerer som et fint filter. For eksempel, det kan tillade vand at passere igennem, men det filtrerer bakterier fra. Den mest almindeligt anvendte fremstillingsmetode for membraner er relativt enkel og tillader en bred vifte af porestørrelser. Desværre, denne metode kræver store mængder opløsningsmidler, der skader den menneskelige reproduktion og er meget svære at fjerne fra spildevandet og selve membranen. Imidlertid, fjernelse af opløsningsmidler fra membranen er afgørende for medicinske anvendelser.

På University of Twente, Wiebe de Vos, som for nylig blev udnævnt til lektor, arbejder på et rent alternativ, der er lige så enkelt. En ekstra fordel ved hans metode er, at der kan produceres et endnu større udvalg af membraner. "Denne udvikling kan sammenlignes med den overgang, vi så med maling. Den plejede at være fuld af skadelige opløsningsmidler, men nu er det meste af den maling, du køber i byggemarkedet, baseret på vand. Med vores nye produktionsmetode, vi står på randen af ​​en lignende overgang til et renere produkt inden for membranteknologi. Og det gode for producenterne er, at de kun skal lave mindre justeringer af deres nuværende udstyr."

De Vos's metode kaldes Aqueous Phase Separation og er baseret på ladede polymerer. "Vi fremstiller en opløsning af to forskellige polymerer med en høj pH-værdi. Under disse omstændigheder, en af ​​de to polymerer er negativt ladet, den anden er stadig neutral. Ved at nedsænke en film af denne opløsning i et surt bad, den anden polymer får en positiv ladning. De modsat ladede polymerer tiltrækker hinanden og klynger sig, danner et nyt komplekst materiale. Dette kompleks udfældes derefter som en porøs film:membranen. Den hastighed, hvormed polymererne klynger sig, bestemmer den endelige struktur af membranen. Jo hurtigere klyngning, jo mindre huller. Ved at variere parametre som sammensætningen og koncentrationen af ​​de to polymerer, eller surhedsgraden af ​​opløsningerne, du kan skabe forskellige typer membraner efter dine behov."

I en nylig artikel i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer De Vos og hans kolleger beviser, at denne metode fører til reproducerbare membraner, hvori porestørrelsen kan kontrolleres meget nøjagtigt. Ud over, de viser, at de resulterende membraner er robuste og fungerer godt i almindelige applikationer såsom drikkevandsfiltrering.

Yderligere muligheder

"De ladede polymerer, vi bruger, har særlige egenskaber, som gør det muligt at skabe membraner, der går ud over den nuværende metodes rækkevidde, " tilføjer De Vos. Som et eksempel, han har tidligere demonstreret en membran, der kan fjerne meget små mængder medicinrester fra overfladevand, mens de efterlader nyttige mineraler uberørte. Det er ikke muligt med den nuværende generation af membraner, der fjerner både de skadelige og nyttige stoffer fra vandet.

Afgifterne er også nyttige i tilfælde, hvor du ønsker at tilføje noget ekstra funktionalitet til membranen, siger De Vos. "Et eksempel er ladede nanopartikler, der kan forhindre membranbegroning og derfor forlænge membranens levetid. Vi er godt på vej til at skabe et væld af nye systemer, " konkluderer han. "Med vores forskning, Jeg håber, vi kan inspirere andre til fuldt ud at udnytte mulighederne for vandfaseseparation."