科學家開發新型混合型膜以99.99%的效率淡化海水

據外媒New Atlas報道,地球上絕大部分的水是不能喝的。海水淡化可能是滿足世界飲用水需求的一項重要技術,現在韓國工程師已經開發一種新的納米纖維膜,可以長期有效運行。

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有幾種不同的方法來淡化水,但這項研究的重點是膜蒸餾法。在這個過程中,膜一側的咸鹽水被加熱,而另一側的淡水則保持低溫。膜是疏水性的,以排斥液態水,但來自熱側的水蒸氣仍然可以通過孔隙。由於蒸汽壓力差,它漂移到冷的一邊,在那裡重新凝聚成淡水。

問題是,鹽分和其他污染物在膜上的堆積會影響其疏水性。最終,鹽水會滲漏,使淡水變得不那麼新鮮,需要更換膜。

因此在新研究中,韓國土木工程和建築技術研究所(KICT)的研究人員創造了更先進的膜。通常情況下,它們是通過一種叫做電紡的工藝製成的,在這種工藝中,使用一種電力將帶電的納米纖維從噴嘴中抽出。KICT團隊使用了一種叫做共軸電紡的版本,在打印過程中兩種不同的材料被混合在一起。

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在這種情況下,這兩種材料是一種叫做PVDF-HFP的聚合物和硅氣凝膠。粗糙的表面有助於排斥水,而二氧化硅氣凝膠就像一個熱絕緣體,使熱的一面不會使冷的一面升溫。這反過來又使蒸汽壓力差保持在較高水平,並使膜更有效率。

在測試中,該團隊對新膜進行了30天的運行,並發現在這段時間內它仍然可以過濾掉99.99%的鹽。這比其他電紡納米纖維膜的運行時間要長得多,研究小組說,其他電紡納米纖維膜在連續使用50小時以上就會開始泄漏。

該研究的首席研究員Yunchul Woo博士說:“共軸電紡納米纖維膜在處理海水溶液方面具有強大的潛力,而不會出現濕潤問題,並且可能是試驗規模和實際規模的膜蒸餾應用的合適膜。”

這項研究發表在《Journal of Membrane Science》雜誌上。

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