Wie kann Entsalzung billiger werden?

Entsalzung, der Prozess der Entfernung von Salz aus Wasser, ist teuer. Obwohl große Entsalzungsanlagen auf der ganzen Welt in Betrieb sind – in der Regel dort, wo es billiger ist, Wasser von weit her zu pumpen –, gibt es nicht annähernd genug, um frisches Wasser überall dort bereitzustellen, wo es benötigt wird.

Rahul Nair von der University of Manchester versucht, die Entsalzung mit Membranen aus Graphenoxidschichten zu verbessern.

Eine gängige Entsalzungsmethode, die Umkehrosmose, ist teuer, da viel Strom benötigt wird, um Wasser durch einen Filter zu drücken. Es ist auch kostspielig, das Wasser aufzubereiten, um Mikroben abzutöten und die Filter auszutauschen. Forscher hoffen, dass verbesserte Membranmaterialien diesen Prozess billiger machen könnten.

Graphen-Nanoporen

Die Forscher hoffen, dass starke und leichte Graphenmembranen weniger kosten und viel länger halten als die heutigen Polymermembranen. Graphen weist im Allgemeinen Wasser ab, aber in der richtigen Form kann es Salz schnell von Wasser trennen. Mehrere verschiedene Teams forschen nach Möglichkeiten, dies zu tun.

• Forscher der Universität Manchester haben Graphen für die Verwendung als Entsalzungsmembran präpariert, indem sie winzige Kapillaren in gestapelte Schichten aus Graphenoxid eingeführt haben, die Wasser durchlassen. Diese Öffnungen im Material sind ein Atom breit. Sehr kleine Salzmoleküle mit einer Größe von weniger als einem Nanometer können passieren, aber das Team arbeitet daran, den Filter so zu verbessern, dass er noch kleinere Partikel aussortiert. Die Forschung wurde in skizziert Wissenschaft im Februar.

• Mit einer anderen Methode haben Forscher des MIT, des US-Energieministeriums, herausgefunden Oak Ridge Nationallabor , und Saudi-Arabiens King Fahd Universität für Erdöl und Mineralien demonstrierten Graphenmembranen mit Poren von weniger als einem Nanometer. Im Gegensatz zum Manchester-Team führt diese Gruppe Löcher in eine einatomige Graphenschicht ein und nicht durch mehrere Schichten. Dieses Membrandesign könnte 50-mal wasserdurchlässiger sein als heutige Polymerfilter, schätzen die Forscher, was bedeutet, dass weniger Energie erforderlich wäre, um die Flüssigkeit durchzudrücken. Dieses Membrandesign ist detailliert in a Nano-Buchstaben Papier veröffentlicht im vergangenen Februar.

• Die MIT-Forscher David Cohen-Tanugi und Jeffrey Grossman zeigten, dass Graphen mit Nanoporen dabei hohem Druck standhalten kann Nano-Buchstaben Papier veröffentlicht am 30. Oktober.

• Vergangenes Jahr, Lockheed Martin patentierte eine Membran aus Graphen, die Wasser zu einem Bruchteil der Kosten heutiger Systeme entsalzen kann.

Multitasking-Membranen

Während Graphen als vielversprechendes Material für Membranen Aufmerksamkeit erregt hat, hat der singapurische Forscher Darren Sun jahrelang nach einem anderen Kandidaten gesucht: Titandioxid. Der Technische Universität Nanyang Professor entwickelte Nanofasern aus Titandioxid-Kristallen. Dann formte er sie zu Membranen, um das Wasser zu filtern. Die Membranen könnten mehrere Anwendungen haben, einschließlich in einem Entsalzungsverfahren, das als Vorwärtsosmose bekannt ist. Sun glaubt, dass sie die heutigen Membranen auf Polymerbasis übertreffen würden, weil sie Bakterien abtöten und die Verstopfung reduzieren können, die zu ihrem Austausch führt. Er skizziert die antibakterielle Eigenschaft seiner Nanofasern in a Dezember 2013 ChemPlusChem Papier.

Das wegnehmen:

Neue Membranen aus besseren Materialien könnten die Entsalzung eines Tages schneller und billiger machen. Viele dieser Technologien werden jedoch nur in kleinem Maßstab eingesetzt und erfordern erhebliche Forschung und Finanzierung, um weit verbreitet eingesetzt zu werden.

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