Grafenmembran separerar saltet från havsvatten

Anonim

Grafenmembran separerar saltet från havsvatten

Miljö

Michael Irving

4 april 2017

Tweaking av storleken på dess porer har forskare utvecklat ett grafenbaserat membran som kan filtrera ut de minsta saltjonerna för att rena vatten (Kredit: University of Manchester)

Vatten kan täcka majoriteten av planetens yta, men tack vare en stor hjälp av salt är det svårt att få in som en källa till dricksvatten. Återigen kunde grafen komma till räddning. Forskare vid University of Manchester har utvecklat ett grafenoxidmembran med en skalbar, likformig porstorlek som kan filtrera bort även de minsta salterna utan att för mycket påverka flödet av vatten.

Avsaltningsanläggningar använder redan en mängd olika tekniker för att producera säkert dricksvatten, inklusive chockerande saltet och vattnet i separering, med hjälp av saltdragande membraner, eller utnyttja kraften hos havsvågor för att rena vatten och pumpa det tillbaka till stranden. Grafen har redan lånat ut en hand före, även som en stor svamp som sitter på vattnets yta, drar vatten upp genom det och rengör det i processen.

Undersökningsmaterialet har också blivit fungerat som ett vattenfiltreringsmembran som fungerade bra vid avlägsnande av partiklar, organiska molekyler och salter, men enligt Manchester forskare kunde den inte fånga de minsta vanliga saltjonerna. Det är tack vare det faktum att dessa membran tenderar att svälla upp när de nedsänktes i vatten, vilket stryker med avståndet mellan grafenoxidskikten och låter saltmolekylerna glida igenom med vattnet.

Manchester forskarna hävdar att de har hittat ett sätt att begränsa hur mycket membranen sväller i vatten, genom att fysiskt begränsa materialet. Det gör det möjligt för dem att exakt stämma porerna och hålla ut de oönskade salterna, partiklarna och molekylerna genom att helt enkelt göra dem mindre än de vanliga saltjonernas diameter. Teamet rapporterar att 97 procent av natriumkloridjoner avvisas av membranet, samtidigt som vatten tillåter att flöda genom ganska fritt.

Skalbarhet är en av de stora faktorerna i hur livskraftigt metoden är, och forskarna tror att deras grafenoxidmembran bekvämt kan skala både upp och ner. Uppåt, och metoden kan bidra till att effektivisera avsaltningsanläggningarna. Avskalning kan filtren själva användas som billiga vattenrenare för utvecklingsländer med begränsad tillgång till rent vatten eller stora avsaltningsanläggningar.

"Genomförandet av skalbara membran med likformig porstorlek ner till atomskala är ett viktigt steg framåt och kommer att öppna nya möjligheter för att förbättra desinfektionsteknologins effektivitet", säger professor Rahul Nair, medförfattare av studien. "Det här är det första klara experimentet i denna regim. Vi visar också att det finns realistiska möjligheter att skala upp den beskrivna metoden och massproducerande grafenbaserade membran med önskade siktstorlekar. "

På längre sikt pekar laget på att grundtanken att ställa in porstorlekarna för att filtrera bort specifika joner skulle kunna appliceras på olika membran, för olika ändamål.

"De utvecklade membranen är inte bara användbara för avsaltning, men den porösa storleken på atomskalan öppnar också en ny möjlighet att tillverka membran med filtrering på efterfrågan som kan filtrera ut joner i enlighet med deras storlekar", säger Jijo Abraham, co -ledare för undersökningen.

Forskningen publicerades i tidskriften Nature Nanotechnology .

Källa: University of Manchester

Tweaking av storleken på dess porer har forskare utvecklat ett grafenbaserat membran som kan filtrera ut de minsta saltjonerna för att rena vatten (Kredit: University of Manchester)