Dünya Sağlık Örgütü'ne göre, dünya çapında yaklaşık 785 milyon insan temiz bir içme suyu kaynağından yoksun. Dünyadaki çok büyük miktarda suya rağmen, çoğu deniz suyudur ve tatlı su toplamın sadece %2.5'ini oluşturur. Temiz içme suyu sağlamanın yollarından biri deniz suyunu tuzdan arındırmaktır. Kore İnşaat Mühendisliği ve Yapı Teknolojisi Enstitüsü (KICT), deniz suyunu membran damıtma işlemiyle içme suyuna dönüştürmek için kararlı bir performans elektrospun nanofiber membranın geliştirildiğini duyurdu.

Membran ıslatma, membran distilasyonunda en zorlu konudur. Membran distilasyon işlemi sırasında bir membran ıslanırsa, membran değiştirilmelidir. Progresif membran ıslanması özellikle uzun süreli operasyonlarda gözlemlenmiştir. Bir membran tamamen ıslanırsa, besleme membrandan geçerek düşük kaliteli sızmaya yol açtığından, membran verimsiz membran damıtma performansına yol açar.

KICT'de Dr. Yunchul Woo tarafından yönetilen bir araştırma ekibi, elektrospinning olan alternatif bir nano teknoloji ile üretilen eş eksenli elektrospun nanofiber membranlar geliştirdi. Bu yeni tuzdan arındırma teknolojisi, dünyanın tatlı su kıtlığını çözmeye yardımcı olma potansiyeline sahip olduğunu gösteriyor. Geliştirilen teknoloji, ıslanma sorunlarını önleyebilir ve ayrıca membran damıtma işleminde uzun vadeli stabiliteyi iyileştirebilir. Daha yüksek yüzey pürüzlülüğü ve dolayısıyla daha iyi hidrofobiklik için membranlardaki nanolifler tarafından üç boyutlu hiyerarşik bir yapı oluşturulmalıdır.

Koaksiyel elektroeğirme tekniği, üç boyutlu hiyerarşik yapılara sahip membranları imal etmek için en uygun ve basit seçeneklerden biridir. Dr. Woo'nun araştırma ekibi, çekirdek olarak poli(viniliden florür-ko-heksafloropropilen) ve kılıf olarak düşük polimer konsantrasyonuyla karıştırılmış silika aerojel kullanarak bir koaksiyel kompozit membran üretti ve bir süperhidrofobik membran yüzeyi elde etti. Aslında, silika aerojel, iletken ısı kayıplarının azalması nedeniyle membran damıtma işlemi sırasında artan su buharı akışına yol açan geleneksel polimerlere kıyasla çok daha düşük bir termal iletkenlik sergiledi.

Membran damıtma uygulamalarında elektrospun nanofiber membranların kullanıldığı çalışmaların çoğu, yüksek su buharı akış performansı sergilemelerine rağmen 50 saatten daha kısa süre çalışmıştır. Aksine, Dr. Woo'nun araştırma ekibi, fabrikasyon koaksiyel elektrospun nanofiber membranı kullanarak membran damıtma işlemini 30 gün, yani 1 ay boyunca uyguladı.

Koaksiyel elektrospun nanofiber membran, 99.99 ay boyunca %1 tuz reddi gerçekleştirdi. Sonuçlara göre, düşük kayma açısı ve ısıl iletkenlik özellikleri nedeniyle membran ıslanma ve tıkanma sorunları olmadan iyi çalıştı. Sıcaklık polarizasyonu, membran distilasyonundaki önemli dezavantajlardan biridir. İletken ısı kayıpları nedeniyle membran damıtma işlemi sırasında su buharı akış performansını azaltabilir. Membran, düşük kayma açısı, düşük termal iletkenlik, sıcaklık polarizasyonundan kaçınma ve süper doymuş yüksek su buharı akışı performansını korurken azaltılmış ıslanma ve kirlenme sorunları gibi birkaç önemli özelliğe sahip olduğundan, uzun vadeli membran damıtma uygulamaları için uygundur.

Dr. Woo'nun araştırma ekibi, ticari olarak temin edilebilen bir membran damıtma işleminde yüksek su buharı akışı performansından daha kararlı bir işleme sahip olmanın daha önemli olduğunu kaydetti. Dr. Woo, “eş eksenli elektrospun nanofiber membranın, deniz suyu çözeltilerinin ıslanma sorunları olmadan arıtılması için güçlü bir potansiyele sahip olduğunu ve pilot ölçekli ve gerçek ölçekli membran damıtma uygulamaları için uygun membran olabileceğini” söyledi.

###

Kore İnşaat Mühendisliği ve Yapı Teknolojisi Enstitüsü (KICT), inşaat ve ulusal arazi yönetimi alanlarında kaynak ve pratik teknoloji geliştirerek Kore'nin inşaat endüstrisinin gelişimine ve ulusal ekonomik büyümeye katkıda bulunmak için kurulmuş, hükümet destekli bir araştırma enstitüsüdür.

Bu araştırma, KICT, Kore Cumhuriyeti'nden bir dahili hibe (20200543-001) tarafından desteklenmiştir. Bu projenin sonuçları uluslararası dergide yayınlandı, Membran Bilimi Dergisi, Nisan 7.183'de polimer bilimi alanında tanınmış bir uluslararası dergi (IF: 3 ve JCR kategorisinin 2021. Sıralaması).

Plato Ai. Web3 Yeniden Düşünüldü. Güçlendirilmiş Veri Zekası.

Erişmek için buraya tıklayın.

Kaynak: https://bioengineer.org/making-seawater-drinkable-in-minutes/