Разработана новая альтернативная мембрана для опреснения морской воды для производства питьевой воды, – пишет eurekalert.org. По данным Всемирной организации здравоохранения, около 785 миллионов человек во всем мире не имеют доступа к чистой питьевой воде. Несмотря на огромное количество воды на Земле, большая часть ее – это морская вода, а пресная вода составляет лишь около 2,5% от общего количества.

Один из способов обеспечения чистой питьевой водой – опреснение морской воды. Корейский институт гражданского строительства и строительных технологий (KICT) объявил о разработке стабильной мембраны из электропряденого нановолокна для превращения морской воды в питьевую с помощью процесса мембранной дистилляции.

Смачивание мембраны – самая сложная проблема при мембранной перегонке. Если во время перегонки мембраны наблюдается смачивание мембраны, ее необходимо заменить. Прогрессивное смачивание мембраны особенно наблюдается при длительной эксплуатации. Если мембрана полностью смачивается, мембрана приводит к неэффективной перегонке через мембрану, поскольку поток сырья через мембрану приводит к некачественному пермеату.

Исследовательская группа в KICT, возглавляемая доктором Юнчул Ву, разработала коаксиальные мембраны из нановолокон из электропрядения, изготовленные с помощью альтернативной нанотехнологии – электроспиннинга. Эта новая технология опреснения показывает, что она может помочь решить проблему нехватки пресной воды в мире. Разработанная технология может предотвратить проблемы смачивания, а также улучшить долгосрочную стабильность в процессе мембранной дистилляции. Трехмерная иерархическая структура должна быть образована нановолокнами в мембранах для большей шероховатости поверхности и, следовательно, лучшей гидрофобности.

Техника коаксиального электроспиннинга – один из наиболее удобных и простых вариантов изготовления мембран с трехмерной иерархической структурой. Исследовательская группа доктора Ву использовала поливинилиденфторид-со-гексафторпропилен в качестве ядра и кремнеземный аэрогель, смешанный с низкой концентрацией полимера, в качестве оболочки для создания коаксиальной композитной мембраны и получения супергидрофобной поверхности мембраны.

Фактически аэрогель диоксида кремния показал гораздо более низкую теплопроводность по сравнению с обычными полимерами, что привело к увеличению потока водяного пара во время процесса мембранной дистилляции из-за снижения теплопроводных потерь.

Большинство исследований с использованием мембран из электропряденого нановолокна для мембранной дистилляции длилось менее 50 часов, хотя они продемонстрировали высокие характеристики потока водяного пара. Напротив, исследовательская группа доктора Ву применила процесс мембранной дистилляции с использованием изготовленной коаксиальной электропряденой нановолоконной мембраны в течение 30 дней, что составляет 1 месяц.

Коаксиальная электропряденая мембрана из нановолокна обеспечивала отторжение 99,99% соли в течение 1 месяца. Результаты показали, что мембрана хорошо работает без проблем смачивания и засорения благодаря малому углу скольжения и свойствам теплопроводности.

Температурная поляризация – один из существенных недостатков мембранной дистилляции. Это может снизить эффективность потока водяного пара во время мембранной перегонки из-за теплопроводных потерь. Мембрана подходит для долгосрочных применений мембранной дистилляции, поскольку она обладает несколькими важными характеристиками, такими как низкий угол скольжения, низкая теплопроводность, отсутствие температурной поляризации и снижение проблем смачивания и загрязнения при сохранении характеристик перенасыщенного потока водяного пара с высоким потоком.

Исследовательская группа доктора Ву отметила, что в коммерчески доступном процессе мембранной дистилляции более важен стабильный процесс, чем высокая производительность потока водяного пара.

Доктор Ву сказал, что «коаксиальная электропряденая нановолоконная мембрана имеет большой потенциал для обработки растворов морской воды без проблем с смачиванием и может быть подходящей мембраной для экспериментальных и реальных применений мембранной дистилляции».