Plasma-behandlede nanofiltre hjælper med at rense verdens vandforsyning

(Phys.org) —Adgang til rent drikkevand er et skridt tættere på at være en realitet for dem i udviklingslandene, takket være ny forskning offentliggjort i dag i Naturkommunikation .

Undersøgelsen baner vejen for den næste generation af bærbare vandrensningsanordninger, som kunne give nødhjælp til de 780 millioner mennesker verden over, som hver dag står over for uden adgang til en rent vandforsyning.

Et internationalt team af forskere - ledet af lektor Hui Ying Yang fra Singapore University of Technology and Design - viste, at vandrensningsmembraner forstærket af plasmabehandlede kulstofnanorør er ideelle til at fjerne forurenende stoffer og saltlage fra vand.

Holdet omfattede Dr. Zhaojun Han og professor Kostya (Ken) Ostrikov fra CSIROs verdensførende Plasma Nanoscience Laboratories.

Ifølge Dr Han, disse membraner kunne integreres i bærbare vandrensningsanordninger på størrelse med en tekande, der ville være genopladelig, billig og mere effektiv end mange eksisterende filtreringsmetoder. Forurenet vand ville gå i den ene ende, og rent drikkevand ville komme ud af den anden.

"Små bærbare rensningsanordninger anerkendes i stigende grad som den bedste måde at opfylde behovene for rent vand og sanitet i udviklingslande og fjerntliggende steder, minimere risikoen for mange alvorlige sygdomme, " siger Dr Han.

"De store industrialiserede rensningsanlæg, vi ser i andre dele af verden, er bare ikke praktiske – de forbruger en stor mængde energi og har høje lønomkostninger, gør dem meget dyre i drift."

Dr. Han erkender, at nogle mindre bærbare enheder allerede eksisterer. Imidlertid, fordi de er afhængige af omvendt osmose og termiske processer, de er i stand til at fjerne saltioner, men er ikke i stand til at filtrere organiske forurenende stoffer fra det saltholdige vand, der findes i nogle flod- og søsystemer.

"For folk på fjerntliggende steder, saltvand kan nogle gange være den eneste tilgængelige vandkilde, " siger han. "Derfor er det vigtigt ikke kun at kunne fjerne salte fra vand, men også at kunne sætte det igennem en renselsesproces."

"Vores undersøgelse viste, at kulstof-nanorørmembraner var i stand til at filtrere ioner fra vidt forskellige størrelser - hvilket betyder, at de var i stand til at fjerne salt, sammen med andre urenheder, " han siger.

Ifølge professor Ostrikov, den anden ulempe ved eksisterende bærbare enheder er, at de kræver en kontinuerlig strømforsyning for at drive deres termiske processer. "På den anden side, de nye membraner kunne bruges som en genopladelig enhed."

Professor Ostrikov tilskriver succesen med de nye membraner til de unikke egenskaber ved plasmabehandlede kulstofnanorør.

"For det første, ultralange nanorør har et meget stort overfladeareal, der er ideelt til filtrering. For det andet nanorør er nemme at ændre, som giver os mulighed for at skræddersy deres overfladeegenskaber gennem lokaliseret plasmabehandling i nanoskala, " han siger.

Nu hvor forskerne har bevist effektiviteten af ​​metoden, de planlægger at udvide deres forskning til at undersøge andre nanomaterialers filtreringsegenskaber. De vil begynde med at se på grafen, som har lignende egenskaber som kulstof nanorør, men kunne gøres betydeligt tættere og stærkere.

Undersøgelsen 'Carbon nanorørmembraner med ultrahøj specifik kapacitet til afsaltning og rensning af vand' er et samarbejde mellem Singapore University of Technology and Design, CSIRO, Massachusetts Institute of Technology (MIT), University of Sydney, og Hong Kong Polytechnic University.