Den tyndeste nanofiltreringsmembran til dato

Et nylig samarbejde mellem forskere ved University of Chicago og University of Illinois i Chicago med Center for Nanoscale Materials Electronic &Magnetic Materials &Devices Group ved Argonne National Laboratory har produceret den tyndeste nanofiltreringsmembran, der er opnået hidtil, ved cirka 30 nm, lavet af kun fire lag nanopartikler.

En separationsmembran er en nøglekomponent i både nanofiltrering og omvendt osmosefiltreringssystemer. Typisk er de mikron-tykke polymerfilm. Reduktion af tykkelsen af ​​membranen reducerer det tryk, der skal påføres over membranen for at opnå en vis mængde flux, hvilket er en stor driftsomkostning i disse enheder. Filtrationskoefficienten for denne membran til vandige opløsninger er to størrelsesordener større end for typiske polymerbaserede nanofiltreringssystemer. Næsten kun 80 kPa tryk, membranen udviser udtalt ladningsfølsomhed for en række farvestoffer og andre molekyler, mens man afviser molekyler større end 1,7 nm i størrelse. Styret af atomistiske molekylære dynamiksimuleringer, det blev fundet, at molekylær transport sker gennem porelignende områder mellem tætpakkede nanopartikler, og at dielektrisk eksklusion dominerer den ladningsafhængige afvisning.

Denne forskning åbner nye muligheder for brug af nanopartikler i nanofiltrering og adskillelse. Som partikelstørrelse, overflade ligand type, og pakningsgeometri i membranen kan alle justeres, det er potentielt muligt yderligere at justere cut-off-størrelsen og robustheden af ​​membranen til en række forskellige filtreringsapplikationer.