Kan konstruerede carbon nanorør hjælpe med at afværge vores vandkrise?

Carbon nanorør (CNT) membraner har en lys fremtid for at imødekomme verdens voksende behov for at rense vand fra havet, siger forskere i en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Desalination.

"I øjeblikket, omkring 400 millioner mennesker bruger afsaltet vand, og det er anslået, at inden 2025, 14 procent af den globale befolkning vil blive tvunget til at bruge havvand, "sagde Md. Eaqub Ali, fra University of Malaya's Nanotechnology and Catalysis Research Center i Kuala Lumpur, Malaysia. Han siger, at konstruerede CNT -membraner har potentiale til at tackle de nuværende og fremtidige udfordringer inden for vandrensning.

For bestræbelser på at gennemgå tilstanden inden for carbon nanorørmembranteknologi og skubbe feltet fremad, Ali og hans kolleger er blevet udvalgt til en Elsevier Atlas -pris.

Afsaltningsanlæg leverer allerede meget af det vand, der bruges af mennesker i mange dele af verden, især i Israel, Saudi Arabien, og Australien. Klimaændringer øger kun efterspørgslen efter afsaltet vand, da større fordampning og stigende hav yderligere begrænser ferskvandstilførslen til en voksende verdensbefolkning. Men de nuværende metoder til afsaltning af vand koster meget meget energi, hvilket betyder flere drivhusgasser og mere global opvarmning.

Eksisterende afsaltningsanlæg er afhængige af omvendt osmose, vakuumdestillation, eller en kombination af de to. Men disse metoder er energikrævende og dyre.

Carbon nanorør er små sekskantede rør, fremstillet af rullende ark af grafen, sagde Rasel Das, første forfatter til papiret. De kræver lidt energi og kan designes til specifikt at afvise eller fjerne ikke kun salt, men også almindelige forurenende stoffer.

"De hule porer i CNT'erne er ekstremt, ekstremt lille, "Sagde Ali." Dog, på grund af deres fantastiske kemiske og fysiske egenskaber, de tillader friktionsfrie passager af vand gennem porerne, men afvis de fleste salte, ioner, og forurenende stoffer, giver os renset vand, sandsynligvis i sin bedste form. "

Denne friktionsfri ejendom er også det, der giver CNT'er potentialet til at rense vand med så lidt energi. Og kulstof nanorør membraner kommer med andre frynsegoder, Das tilføjede, herunder selvrensende egenskaber.

"Det, der gør CNT specielt, er, at de har cytotoksiske egenskaber, "sagde han. Det betyder, at membranerne naturligt dræber mikrober, der ellers kan ødelægge deres overflader. Som et resultat, kulstofnanorørmembraner har potentiale til at vare længere og kan genbruges.

Der er forhindringer, der endnu ikke skal overvindes, medforfatter af papiret Sharifah Bee Abd Hamid sagde. CNT -membraner er nu dyre at producere, især til store anvendelser. Forskning er også nødvendig for at producere membranerne med porer med en mere ensartet fordeling og størrelse.

"De fleste fremskridt inden for afsaltningsforskning er fokuseret på at demonstrere [CNT -membraners evne] i lille skala, " hun sagde.

Ved større operationer, arbejde er nødvendigt for at producere CNT -membraner på tynde film eller fiberdugkompositter. At gøre membranerne klar til brug vil kræve indsats i materialedesign, operationelle krav, og mere.

Hvis en dag, disse membraner kan tages i brug i vandfiltrerende kande eller flasker, "til direkte behandling af saltvand ved brug, "Hamid siger, "det er en drøm, der går i opfyldelse for mange."

Chefredaktøren for Afsaltning , Nidal Hilal, sagde om forskningen, "De tilgængelige vandforsyninger falder på grund af øget befolkningstilvækst, lav nedbør, konkurrerende krav fra industrien og strengere sundhedsbaserede regler for landbrugs- og byudvikling. Vi skal søge alternative vandkilder som f.eks. Havvand, stormvand, spildevand, og industrielt spildevand. Membranfiltrering betragtes som en af ​​de mest lovende og meget udbredte processer til vandbehandling og afsaltning ... Kulstofnanorør (CNT) har vist stort potentiale i vand, spildevandsrensning og afsaltning, da de har mange attraktive, fysisk -kemiske egenskaber med evnen til at blive funktionaliseret for at forbedre deres affinitet og selektivitet. "