Ifølge Verdens helseorganisasjon mangler rundt 785 millioner mennesker rundt om i verden en ren kilde til drikkevann. Til tross for den enorme mengden vann på jorden, er det meste sjøvann, og ferskvann utgjør bare omtrent 2.5% av totalen. En av måtene å skaffe rent drikkevann er å avsalte sjøvann. Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) har kunngjort utviklingen av en stabil ytelseselektrospunnet nanofibermembran for å gjøre sjøvann til drikkevann ved membrandestillasjonsprosess.
Membranfukting er det mest utfordrende problemet i membrandestillasjon. Hvis en membran viser fukting under membrandestillasjonsoperasjon, må membranen byttes ut. Progressiv membranfukting har blitt observert spesielt for langvarige operasjoner. Hvis en membran blir helt fuktet, fører membranen til ineffektiv ytelse av membrandestillasjon, da tilførselen strømmer gjennom membranen som fører til permeate av lav kvalitet.
Et forskningsteam i KICT, ledet av Dr. Yunchul Woo, har utviklet koaksiale elektrospunne nanofibermembraner produsert av en alternativ nanoteknologi, som er elektrospinning. Denne nye avsaltningsteknologien viser at den har potensialet til å løse verdens mangel på ferskvann. Den utviklede teknologien kan forhindre fuktproblemer og også forbedre den langsiktige stabiliteten i membrandestillasjonsprosessen. En tredimensjonal hierarkisk struktur bør dannes av nanofibrene i membranene for høyere overflateruhet og dermed bedre hydrofobisitet.
Den koaksiale elektrospinningsteknikken er en av de mest gunstige og enkle alternativene for å lage membraner med tredimensjonale hierarkiske strukturer. Dr. Woos forskerteam brukte poly (vinylidenfluorid-ko-heksafluorpropylen) som kjerne og silisium-aerogel blandet med en lav konsentrasjon av polymeren som skjede for å produsere en koaksial komposittmembran og oppnå en superhydrofob membranoverflate. Faktisk utviste silika-aerogel en mye lavere varmeledningsevne sammenlignet med konvensjonelle polymerer, noe som førte til økt vanndampstrøm under membrandestillasjonsprosessen på grunn av en reduksjon av ledende varmetap.
De fleste studiene ved bruk av elektrospunne nanofibermembraner i membrandestillasjonsapplikasjoner opererte i mindre enn 50 timer, selv om de hadde høy ytelse av vanndamp. Tvert imot anvendte Dr. Woos forskerteam membrandestillasjonsprosessen ved hjelp av den fabrikerte koaksiale elektrospunne nanofibermembranen i 30 dager, som er 1 måned.
Den koaksiale elektrospunne nanofibermembranen utførte en 99.99% saltavvisning i 1 måned. Basert på resultatene fungerte membranen godt uten problemer med fukting og tilsmussing på grunn av dens lave glidevinkel og termiske ledningsegenskaper. Temperaturpolarisering er en av de vesentlige ulempene ved membrandestillasjon. Det kan redusere ytelsen til vanndampstrømmen under membrandestillasjon på grunn av ledende varmetap. Membranen er egnet for langvarige membrandestillasjonsapplikasjoner, da den har flere viktige egenskaper som lav glidevinkel, lav varmeledningsevne, unngå temperaturpolarisering og reduserte fuktings- og tilsmussingsproblemer samtidig som den opprettholder supermettet høy vanndampstrøm.
Dr. Woos forskergruppe bemerket at det er viktigere å ha en stabil prosess enn en høy vanndampstrømningsytelse i en kommersielt tilgjengelig membrandestillasjonsprosess. Dr. Woo sa at "den koaksiale elektrospunne nanofibermembranen har sterkt potensiale for behandling av sjøvannsløsninger uten å lide av fuktingsproblemer og kan være den passende membranen for membrandestillasjonsapplikasjoner i pilotskala og reell skala."
# # #
Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) er et regjeringssponsorert forskningsinstitutt etablert for å bidra til utviklingen av Koreas byggebransje og nasjonal økonomisk vekst ved å utvikle kilde og praktisk teknologi innen konstruksjon og nasjonal landforvaltning.
Denne forskningen ble støttet av et internt tilskudd (20200543-001) fra KICT, Republikken Korea. Resultatene av dette prosjektet ble publisert i det internasjonale tidsskriftet, Journal of Membrane Science, et kjent internasjonalt tidsskrift innen polymervitenskap (IF: 7.183 og rang # 3 i JCR-kategorien) i april 2021.
PlatonAi. Web3 Reimagined. Data Intelligence Amplified.
Kilde: https://bioengineer.org/making-seawater-drinkable-in-minutes/
