Med en flerlags tilgang, et filter, der opfylder ferskvandsforsyningsbehovet

På jagt efter en bedre måde at afsaltes vand på, et Yale-ledet team af forskere har vendt sig til badedragtmateriale for inspiration.

Omvendt osmose, som bruger membraner til at fjerne uønskede salte, har været guldstandarden for afsaltning og genbrug af spildevand. Den udfordring, forskere er løbet ind i, imidlertid, er, at det materiale, der bedst filtrerer urenheder - polyamid - er yderst modtageligt for klor. Selvom klor typisk er nyttig til rengøring af membraner, det kan nedbryde membraner fremstillet af polyamid.

Forskere ved Yale og Nanjing University of Science and Technology har skabt en klorresistent membran-det som forskerne kalder "industriens hellige gral"-som i væsentlig grad kunne fremme feltet for bedre at imødekomme globale vandforsyningsudfordringer. Resultater af deres arbejde, ledet af Yales Menachem Elimelech, Roberto C. Goizueta, professor i kemi- og miljøteknik, blev offentliggjort 5. oktober i tidsskriftet Naturens bæredygtighed .

Med deres fremstillingsmetoder, Elimelech sagde:de har skabt en skalerbar teknologi til robuste omvendte osmosemembraner, der har potentiale til billig produktion, der er nødvendig for storstilet, applikation i den virkelige verden.

"Disse membraner muliggør en mere økonomisk og miljømæssigt bæredygtig måde at afsaltes og genbruge spildevand, og dækker ferskvandsforsyningsbehov i det 21. århundrede, " han sagde.

En vigtig komponent var valg af materiale. "Vi bruger en polyestermembran, "sagde Ryan DuChanois, en kandidatstuderende i Elimelechs laboratorium. "En af vores inspirationer var badetøj, der er lavet af polyestermaterialer, og åbenbart, de er klorresistente. "

Brugen af ​​polyester er tidligere blevet overvejet, uden succes. Disse tidligere polyestermembraner havde ikke den samme evne til at afvise salt som en polyamidmembran. Dette fik forskergruppen til at prøve en flerlags tilgang.

"Vi tog det første lag, som er en konventionel nanofiltreringsmembran, der er modtagelig for klorangreb og derefter oveni det, vi lægger polyesterlag, "sagde Xuan Zhang, professor ved Nanjing University of Science and Technology. "Hvis vi kun brugte polyesterlaget og ikke nanofiltreringslaget, det ville ikke danne en tæt omvendt osmosemembran, så dannelsen af ​​polyesteren, der forekommer inde i nanofiltreringsmembranens porer, var kritisk for at skabe en omvendt osmosemembran. "

Ikke alene viste flerlagsmembranen sig at være resistent over for chlor, det fungerede såvel som den konventionelle polyamidmembran med hensyn til vandpermeabilitet og afsaltningsevne.

"Folk har længe forsøgt at finde kemi til en omvendt osmosemembran, der også er klorresistent, "DuChanois sagde." Vi har vidst, hvordan vi skal tackle det ene eller det andet, men ikke begge sammen, så det faktum, at vi tog et klorresistent materiale og gjorde det til en omvendt osmosemembran, var spændende. "

Zhang sagde, at forskerne vil arbejde på at optimere teknologien for at gøre den skalerbar til industriel brug.

"Vi vurderer nogle andre egenskaber ved polyestermembranen og forsøger at forenkle membranfremstillingsmetoden yderligere for at imødekomme behovet for industriel forarbejdning, "Sagde Zhang.