Grafensigte forvandler havvand til drikkevand

Grafenoxid-membraner har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed som lovende kandidater til nye filtreringsteknologier. Nu er den meget efterspurgte udvikling med at fremstille membraner, der kan sigte almindelige salte, opnået.

Ny forskning viser det virkelige potentiale i at levere rent drikkevand til millioner af mennesker, der kæmper for at få adgang til tilstrækkelige rene vandkilder.

De nye resultater fra en gruppe videnskabsmænd ved University of Manchester blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur nanoteknologi . Tidligere har grafenoxid-membraner vist spændende potentiale for gasseparation og vandfiltrering.

Grafenoxid-membraner udviklet på National Graphene Institute har allerede vist potentialet i at filtrere små nanopartikler fra, organiske molekyler, og endda store salte. Indtil nu, imidlertid, de kunne ikke bruges til at sigte almindelige salte brugt i afsaltningsteknologier, som kræver endnu mindre sigter.

Tidligere forskning ved University of Manchester viste, at hvis det blev nedsænket i vand, grafenoxid-membraner bliver let hævede og mindre salte strømmer gennem membranen sammen med vand, men større ioner eller molekyler er blokeret.

Den Manchester-baserede gruppe har nu videreudviklet disse grafenmembraner og fundet en strategi for at undgå hævelse af membranen, når den udsættes for vand. Porestørrelsen i membranen kan styres præcist, hvilket kan si almindelige salte ud af saltvand og gøre det sikkert at drikke.

Da virkningerne af klimaændringer fortsætter med at reducere moderne byers vandforsyninger, rige moderne lande investerer også i afsaltningsteknologier. Efter de alvorlige oversvømmelser i Californien søger store velhavende byer også i stigende grad efter alternative vandløsninger.

Når almindelige salte opløses i vand, de danner altid en 'skal' af vandmolekyler omkring saltmolekylerne. Dette gør det muligt for de små kapillærer i grafenoxidmembranerne at blokere saltet i at flyde sammen med vandet. Vandmolekyler er i stand til at passere gennem membranbarrieren og strømme unormalt hurtigt, hvilket er ideelt til påføring af disse membraner til afsaltning.

Professor Rahul Nair, ved University of Manchester sagde:"Realisering af skalerbare membraner med ensartet porestørrelse ned til atomskala er et væsentligt skridt fremad og vil åbne nye muligheder for at forbedre effektiviteten af ​​afsaltningsteknologi.

"Dette er det første entydige eksperiment i dette regime. Vi demonstrerer også, at der er realistiske muligheder for at opskalere den beskrevne tilgang og masseproducere grafen-baserede membraner med nødvendige sigtestørrelser."

Mr. Jijo Abraham og Dr. Vasu Siddeswara Kalangi var de fælles ledende forfattere på forskningspapiret:"De udviklede membraner er ikke kun nyttige til afsaltning, men porestørrelsens justering af atomskala åbner også nye muligheder for at fremstille membraner med on-demand-filtrering, der er i stand til at filtrere ioner ud i henhold til deres størrelse." sagde Mr. Abraham.

I 2025 forventer FN, at 14 % af verdens befolkning vil støde på vandknaphed. Denne teknologi har potentialet til at revolutionere vandfiltrering over hele verden, især i lande, som ikke har råd til store afsaltningsanlæg.

Det er håbet, at grafenoxid-membransystemer kan bygges i mindre skalaer, hvilket gør denne teknologi tilgængelig for lande, som ikke har den finansielle infrastruktur til at finansiere store anlæg uden at kompromittere udbyttet af produceret ferskvand.