Grafénová membrána separuje soľ od morskej vody

Anonim

Grafénová membrána separuje soľ od morskej vody

prostredie

Michael Irving

4. apríla 2017

Zvyšujúc veľkosť pórov, výskumníci vyvinuli membránu na báze grafénu, ktorá dokáže odfiltrovať najmenšie soľné ióny na čistenie vody (Credit: University of Manchester)

Voda môže pokrývať väčšinu povrchu planéty, ale vďaka veľkému prínosu soli je ťažké sa doňkať ako zdroj pitnej vody. Opäť sa grafen mohol dostať na záchranu. Výskumníci na univerzite v Manchestri vyvinuli membránu s grafénovými oxidmi s škálovateľnou, rovnomernou veľkosťou pórov, ktorá dokáže odfiltrovat aj tie najmenšie soli bez toho, aby to ovplyvnilo tok vody.

Odsoľovacie zariadenia už využívajú rôzne technológie na výrobu bezpečnej pitnej vody, vrátane šokovania soli a vody na oddeľovanie, využívanie solí priťahujúcich membrán alebo využitie sily oceánskych vĺn na čistenie vody a čerpanie späť na pobrežie. Graphene už predtým požičal ruku a pôsobil ako veľká špongia, ktorá sedí na povrchu vody, čerpá vodu cez ňu a čistia ju v priebehu procesu.

Zábavný materiál bol tiež použitý ako membrána na filtrovanie vody, ktorá dobre účinkovala pri odstraňovaní niektorých častíc, organických molekúl a solí, ale podľa vedcov v Manchestri nemohla chytiť najmenšie spoločné soľné ióny. To je vďaka skutočnosti, že tieto membrány majú tendenciu napučiavať, keď sú ponorené vo vode, čo sa mení s rozstupom medzi vrstvami oxidov na báze grafénu a necháva molekuly soli prechádzať vodou.

Vedci z Manchesteru tvrdia, že našli spôsob, ako obmedziť, ako sa membrány zväčšujú vo vode fyzickým obmedzením materiálu. To im umožňuje presne vyladiť veľkosť pórov a nechať nežiaduce soli, častice a molekuly tým, že ich jednoducho zmenší ako priemer bežných solí. Tím uviedol, že 97% iónov chloridu sodného je membránou odmietnutá, zatiaľ čo stále umožňuje voľne prúdiť vodu.

Škálovateľnosť je jedným z veľkých faktorov v tom, ako metóda je životaschopná a vedci sa domnievajú, že ich membrána na báze grafénových oxidov by mohla pohodlne škárovať tak hore, ako aj dole. Smerom nahor a táto metóda by mohla pomôcť zlepšiť účinnosť zariadení na odsoľovanie. Kvôli zmenšeniu, samotné filtre by mohli byť použité ako lacné čističky vody pre rozvojové krajiny s obmedzeným prístupom k čistej vode alebo rozsiahlym zariadeniam na odsoľovanie.

"Realizácia škálovateľných membrán s jednotnou veľkosťou pórov až po atómovú mieru je významným krokom vpred a otvorí nové možnosti na zvýšenie účinnosti technológie odsolovania, " hovorí profesor Rahul Nair, spoluautor štúdie. "Toto je prvý jasný experiment v tomto režime, ktorý dokazuje, že existujú reálne možnosti na zväčšenie popísaného prístupu a hromadne vyrábajú membrány na báze grafénu s požadovanými veľkosťami sita.

Dlhodobo, tím poukazuje na to, že základná myšlienka ladenia veľkostí pórov na odfiltrovanie špecifických iónov môže byť použitá na rôzne membrány na rôzne účely.

"Rozvinuté membrány sú užitočné nielen na odsoľovanie, ale aj laditeľnosť veľkosti pórov v atómovej oblasti takisto otvára novú príležitosť vyrábať membrány s filtráciou na požiadanie schopné odfiltrovať ióny podľa ich veľkosti, " hovorí Jijo Abraham, hlavný autor štúdie.

Výskum bol publikovaný v časopise Nature Nanotechnology .

Zdroj: Univerzita v Manchestri

Zvyšujúc veľkosť pórov, výskumníci vyvinuli membránu na báze grafénu, ktorá dokáže odfiltrovať najmenšie soľné ióny na čistenie vody (Credit: University of Manchester)