Gør havvand drikkeligt på få minutter

Ifølge Verdenssundhedsorganisationen omkring 785 millioner mennesker rundt om i verden mangler en ren drikkevandskilde. På trods af den store mængde vand på jorden, det meste af det er havvand og ferskvand tegner sig kun for omkring 2,5% af det samlede beløb. En af måderne at skaffe rent drikkevand er at afsalt havvand. Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) har annonceret udviklingen af ​​en stabil ydeevne elektrospundet nanofibermembran for at gøre havvand til drikkevand ved hjælp af membrandestillationsproces.

Membranfugtning er det mest udfordrende problem inden for membrandestillation. Hvis en membran udviser befugtning under membrandestillationsoperation, membranen skal udskiftes. Progressiv membranbefugtning er især blevet observeret ved langtidsoperationer. Hvis en membran bliver fuldstændig befugtet, membranen fører til ineffektiv membrandestillationsydelse, når foderet strømmer gennem membranen, hvilket fører til permeat af lav kvalitet.

Et forskerhold i KICT, ledet af Dr. Yunchul Woo, har udviklet koaksiale elektrospunne nanofibermembraner fremstillet af en alternativ nanoteknologi, som er elektrospinning. Denne nye afsaltningsteknologi viser, at den har potentiale til at hjælpe med at løse verdens ferskvandsmangel. Den udviklede teknologi kan forhindre befugtningsproblemer og også forbedre den langsigtede stabilitet i membrandestillationsprocessen. En tredimensionel hierarkisk struktur bør dannes af nanofibrene i membranerne for højere overfladeruhed og dermed bedre hydrofobicitet.

Den koaksiale elektrospinningsteknik er en af ​​de mest gunstige og enkle muligheder for at fremstille membraner med tredimensionelle hierarkiske strukturer. Dr. Woo's forskergruppe brugte poly (vinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen) som kerne- og silica-aerogel blandet med en lav koncentration af polymeren som skeden til at producere en koaksial kompositmembran og opnå en superhydrofobisk membranoverflade. Faktisk, silicagelgel udviste en meget lavere varmeledningsevne sammenlignet med konventionelle polymerers, hvilket førte til øget vanddampflux under membrandestillationsprocessen på grund af en reduktion af ledende varmetab.

De fleste undersøgelser ved hjælp af elektrospunne nanofibermembraner i membrandestillationsapplikationer fungerede i mindre end 50 timer, selvom de udviste en høj vanddampfluxydelse. Tværtimod, Dr. Woo's forskerhold anvendte membrandestillationsprocessen ved hjælp af den fremstillede koaksiale elektrospunne nanofibermembran i 30 dage, hvilket er 1 måned.

Den koaksiale elektrospunne nanofibermembran udførte en 99,99% saltafvisning i 1 måned. Baseret på resultaterne, membranen fungerede godt uden problemer med befugtning og tilsmudsning, på grund af dens lave glidevinkel og varmeledningsevne. Temperaturpolarisering er en af ​​de betydelige ulemper ved membrandestillation. Det kan reducere vanddampfluxydelsen under membrandestillationsoperation på grund af ledende varmetab. Membranen er velegnet til langsigtede membrandestillationsapplikationer, da den besidder flere vigtige egenskaber, såsom, lav glidevinkel, lav varmeledningsevne, undgå temperaturpolarisering, og reducerede problemer med befugtning og tilsmudsning, samtidig med at supermættet ydeevne med høj vanddamp bevares.

Dr. Woo's forskerhold bemærkede, at det er vigtigere at have en stabil proces end en høj vanddamp flux ydeevne i en kommercielt tilgængelig membrandestillationsproces. Dr. Woo sagde, at "den koaksiale elektrospunne nanofibermembran har et stærkt potentiale til behandling af havvandsløsninger uden at blive udsat for befugtningsproblemer og kan være den passende membran til pilotskala- og realskala-membrandestillationsapplikationer."