211service.com
Hoe kan ontzilting goedkoper worden?
Ontzilting, het proces waarbij zout uit water wordt verwijderd, is duur. Hoewel er over de hele wereld grootschalige ontziltingsinstallaties draaien - over het algemeen waar het goedkoper is dan water van ver weg te pompen - zijn er lang niet genoeg om overal vers water te leveren waar het nodig is.
Rahul Nair van de Universiteit van Manchester probeert de ontzilting te verbeteren met membranen gemaakt van grafeenoxidelagen.
Een veelgebruikte ontziltingsmethode, omgekeerde osmose, is duur omdat er veel elektriciteit voor nodig is om water door een filter te duwen. Het is ook kostbaar om het water te behandelen om microben te doden en om de filters te vervangen. Onderzoekers hopen dat verbeterde membraanmaterialen dit proces goedkoper kunnen maken.
Grafeen nanoporiën
Onderzoekers hopen dat sterke en lichtgewicht grafeenmembranen minder kosten en veel langer meegaan dan de huidige polymeermembranen. Grafeen stoot over het algemeen water af, maar in de juiste vorm kan het zout snel van water scheiden. Verschillende teams onderzoeken manieren om dat te doen.
• Onderzoekers aan de Universiteit van Manchester hebben grafeen voorbereid voor gebruik als ontziltingsmembraan door kleine haarvaten te introduceren in gestapelde lagen grafeenoxide die water doorlaten. Deze openingen in het materiaal zijn één atoom breed. Zeer kleine zoutmoleculen van minder dan een nanometer kunnen erdoor, maar het team werkt aan het verbeteren van het filter zodat het nog kleinere deeltjes verwijdert. Het onderzoek werd beschreven in Wetenschap in februari.
• Met een andere methode hebben onderzoekers van MIT, het Amerikaanse Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory , en die van Saoedi-Arabië King Fahd University of Petroleum and Minerals toonde grafeenmembranen met poriën kleiner dan de grootte van een nanometer. In tegenstelling tot het Manchester-team, maakt deze groep gaten in een laag grafeen van één atoom dik, in plaats van door meerdere vellen. Dit membraanontwerp zou 50 keer meer waterdoorlatend kunnen zijn dan de huidige polymeerfilters, schatten de onderzoekers, wat betekent dat er minder energie nodig is om de vloeistof er doorheen te duwen. Dit membraanontwerp is gedetailleerd in a Nano-letters paper van afgelopen februari.
• MIT-onderzoekers David Cohen-Tanugi en Jeffrey Grossman toonden aan dat grafeen met nanoporiën in deze Nano-letters paper gepubliceerd op 30 oktober.
• Afgelopen jaar, Lockheed Martin patenteerde een membraan gemaakt van grafeen waarvan het zegt dat het water kan ontzilten tegen een fractie van de kosten van de huidige systemen.
Multitasking Membranen
Terwijl grafeen aandacht heeft gekregen als een veelbelovend materiaal voor membranen, heeft de Singaporese onderzoeker Darren Sun jarenlang gezocht naar een andere kandidaat: titaniumdioxide. De Nanyang Technologische Universiteit professor ontwikkelde nanovezels gemaakt van titaniumdioxidekristallen. Vervolgens vormde hij ze tot membranen om het water te filteren. De membranen kunnen meerdere toepassingen hebben, waaronder in een methode van ontzilting die bekend staat als voorwaartse osmose. Sun is van mening dat ze beter zouden presteren dan de huidige op polymeren gebaseerde membranen, omdat ze bacteriën kunnen doden en de verstopping die tot vervanging leidt, kunnen verminderen. Hij schetst de antibacteriële eigenschap van zijn nanovezels in een December 2013 ChemPlusChem papier.
De afhaalmaaltijd:
Nieuwe membranen gemaakt van betere materialen zouden ontzilting ooit sneller en goedkoper kunnen maken. Veel van deze technologieën worden echter slechts op kleine schaal toegepast en zullen veel onderzoek en financiering vergen om op grote schaal te kunnen worden gebruikt.
Heb je een grote vraag? Stuur suggesties naar [email protected].