Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, περίπου 785 εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο στερούνται καθαρής πηγής πόσιμου νερού. Παρά την τεράστια ποσότητα νερού στη Γη, το μεγαλύτερο μέρος του είναι θαλασσινό νερό και γλυκό νερό αντιπροσωπεύει μόνο περίπου το 2.5% του συνόλου. Ένας από τους τρόπους παροχής καθαρού πόσιμου νερού είναι η αφαλάτωση του θαλασσινού νερού. Το Κορεατικό Ινστιτούτο Πολιτικών Μηχανικών και Τεχνολογίας Κτιρίων (KICT) ανακοίνωσε την ανάπτυξη μεμβράνης νανοϊνών ηλεκτροσύνδεσης σταθερής απόδοσης για να μετατρέψει το θαλασσινό νερό σε πόσιμο νερό με διαδικασία απόσταξης μεμβράνης.
Η διαβροχή μεμβράνης είναι το πιο δύσκολο ζήτημα στην απόσταξη μεμβράνης. Εάν μια μεμβράνη εμφανίζει διαβροχή κατά τη διάρκεια της απόσταξης μεμβράνης, η μεμβράνη πρέπει να αντικατασταθεί. Προοδευτική διαβροχή μεμβράνης έχει παρατηρηθεί ειδικά για μακροχρόνιες επεμβάσεις. Εάν μια μεμβράνη βραχεί πλήρως, η μεμβράνη οδηγεί σε ανεπαρκή απόδοση απόσταξης μεμβράνης, καθώς η ροή τροφοδοσίας μέσω της μεμβράνης οδηγεί σε διαπερατότητα χαμηλής ποιότητας.
Μια ερευνητική ομάδα στο KICT, με επικεφαλής τον Δρ. Yunchul Woo, ανέπτυξε ομοαξονικές μεμβράνες νανοϊνών ηλεκτροσύνδεσης κατασκευασμένες από μια εναλλακτική νανο-τεχνολογία, η οποία είναι η ηλεκτροσπορά. Αυτή η νέα τεχνολογία αφαλάτωσης δείχνει ότι έχει τη δυνατότητα να βοηθήσει στην επίλυση της έλλειψης γλυκού νερού στον κόσμο. Η ανεπτυγμένη τεχνολογία μπορεί να αποτρέψει θέματα διαβροχής και επίσης να βελτιώσει τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα στη διαδικασία απόσταξης μεμβράνης. Μια τρισδιάστατη ιεραρχική δομή θα πρέπει να σχηματίζεται από τις νανοΐνες στις μεμβράνες για μεγαλύτερη τραχύτητα στην επιφάνεια και ως εκ τούτου καλύτερη υδροφοβικότητα.
Η τεχνική ομοαξονικής ηλεκτροσποράς είναι μία από τις πιο ευνοϊκές και απλές επιλογές για την κατασκευή μεμβρανών με τρισδιάστατες ιεραρχικές δομές. Η ερευνητική ομάδα του Δρ Woo χρησιμοποίησε το πολυ (βινυλιδενο φθορίδιο-συν-εξαφθοροπροπυλένιο) ως πυρήνα και πυριτική αερογέλη αναμεμιγμένη με χαμηλή συγκέντρωση του πολυμερούς ως περίβλημα για να παράγει μια συν-αξονική σύνθετη μεμβράνη και να αποκτήσει μια επιφάνεια υπερυδρόφοβης μεμβράνης. Στην πραγματικότητα, η αερογέλη πυριτίας παρουσίασε πολύ χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα σε σύγκριση με εκείνη των συμβατικών πολυμερών, τα οποία οδήγησαν σε αυξημένη ροή υδρατμών κατά τη διαδικασία απόσταξης μεμβράνης λόγω μείωσης αγώγιμων απωλειών θερμότητας.
Οι περισσότερες από τις μελέτες που χρησιμοποιούν μεμβράνες νανοϊνών ηλεκτροσύνδεσης σε εφαρμογές απόσταξης μεμβράνης λειτούργησαν για λιγότερο από 50 ώρες αν και παρουσίασαν υψηλή απόδοση ροής υδρατμών. Αντιθέτως, η ερευνητική ομάδα του Δρ Woo εφάρμοσε τη διαδικασία απόσταξης μεμβράνης χρησιμοποιώντας την κατασκευασμένη συν-αξονική μεμβράνη νανοϊνών electrospun για 30 ημέρες, δηλαδή 1 μήνα.
Η ομοαξονική μεμβράνη νανοϊνών με ηλεκτροσύνδεση πραγματοποίησε απόρριψη άλατος 99.99% για 1 μήνα. Με βάση τα αποτελέσματα, η μεμβράνη λειτούργησε καλά χωρίς προβλήματα διαβροχής και ρύπανσης, λόγω της χαμηλής γωνίας ολίσθησης και των ιδιοτήτων θερμικής αγωγιμότητας. Η πόλωση θερμοκρασίας είναι ένα από τα σημαντικά μειονεκτήματα στην απόσταξη μεμβράνης. Μπορεί να μειώσει την απόδοση ροής υδρατμών κατά τη λειτουργία απόσταξης μεμβράνης λόγω αγώγιμων απωλειών θερμότητας. Η μεμβράνη είναι κατάλληλη για εφαρμογές απόσταξης μακροπρόθεσμης μεμβράνης καθώς διαθέτει αρκετά σημαντικά χαρακτηριστικά όπως, χαμηλή γωνία ολίσθησης, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, αποφυγή πόλωσης θερμοκρασίας και μειωμένα προβλήματα διαβροχής και ρύπανσης, διατηρώντας παράλληλα την υψηλή κορεσμένη απόδοση ροής υδρατμών.
Η ερευνητική ομάδα του Δρ Woo σημείωσε ότι είναι πιο σημαντικό να έχουμε μια σταθερή διαδικασία από μια υψηλή απόδοση ροής υδρατμών σε μια εμπορικά διαθέσιμη διαδικασία απόσταξης μεμβράνης. Ο Δρ Woo είπε ότι «η μεμβράνη νανοϊνών με ηλεκτροαξονική ηλεκτροσύνθεση έχει ισχυρές δυνατότητες για την επεξεργασία διαλυμάτων θαλασσινού νερού χωρίς να υποφέρει από προβλήματα διαβροχής και μπορεί να είναι η κατάλληλη μεμβράνη για εφαρμογές απόσταξης μεμβράνης πιλοτικής και πραγματικής κλίμακας».
###
Το Κορεατικό Ινστιτούτο Πολιτικών Μηχανικών και Τεχνολογίας Κτιρίων (KICT) είναι ένα ερευνητικό ινστιτούτο που χρηματοδοτείται από την κυβέρνηση και ιδρύθηκε για να συμβάλει στην ανάπτυξη της οικοδομικής βιομηχανίας της Κορέας και της εθνικής οικονομικής ανάπτυξης, αναπτύσσοντας πηγή και πρακτική τεχνολογία στους τομείς των κατασκευών και της εθνικής διαχείρισης γης.
Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από μια εσωτερική επιχορήγηση (20200543-001) από την KICT, Δημοκρατία της Κορέας. Τα αποτελέσματα αυτού του έργου δημοσιεύθηκαν στο διεθνές περιοδικό, Περιοδικό της Επιστημονικής Μεμβράνης, ένα διάσημο διεθνές περιοδικό στον τομέα της επιστήμης των πολυμερών (IF: 7.183 και Rank # 3 της κατηγορίας JCR) τον Απρίλιο του 2021.
Πλάτωνας. Επανεκτίμησε το Web3. Ενισχυμένη ευφυΐα δεδομένων.
Πηγή: https://bioengineer.org/making-seawater-drinkable-in-minutes/
