Мембраны из оксида графена привлекли значительное внимание как многообещающие кандидаты для новых технологий фильтрации. Теперь достигнута долгожданная разработка по созданию мембран, способных просеивать поваренную соль.
Новое исследование демонстрирует реальный потенциал обеспечения чистой питьевой водой миллионов людей, которые борются за доступ к адекватным источникам чистой воды.
Новые данные, полученные группой ученых из Манчестерского университета, были опубликованы сегодня в журнале Nature Nanotechnology. Ранее мембраны из оксида графена демонстрировали захватывающий потенциал для разделения газов и фильтрации воды.
Мембраны из оксида графена, разработанные в Национальном институте графена, уже продемонстрировали потенциал фильтрации мелких наночастиц, органических молекул и даже крупных солей. Однако до сих пор их нельзя было использовать для просеивания поваренной соли, используемой в технологиях опреснения, где требуются сита еще меньшего размера.
Предыдущее исследование Манчестерского университета показало, что при погружении в воду мембраны из оксида графена слегка набухают, и более мелкие соли проходят через мембрану вместе с водой, но более крупные ионы или молекулы блокируются.
Группа из Манчестера усовершенствовала эти графеновые мембраны и нашла способ избежать набухания мембраны при воздействии воды. Размер пор в мембране можно точно контролировать, что позволяет отделить обычные соли от соленой воды и сделать ее безопасной для питья.
Поскольку последствия изменения климата продолжают сокращать запасы воды в современных городах, богатые современные страны также инвестируют в технологии опреснения воды. После сильных наводнений в Калифорнии крупные богатые города также все чаще ищут альтернативные решения для водоснабжения.
Когда обычные соли растворяются в воде, они всегда образуют «оболочку» из молекул воды вокруг молекул солей. Это позволяет крошечным капиллярам мембран из оксида графена блокировать поток соли вместе с водой. Молекулы воды способны проходить через мембранный барьер и течь аномально быстро, что идеально подходит для применения этих мембран для опреснения.
Профессор Рахул Наир из Манчестерского университета сказал: «Реализация масштабируемых мембран с однородным размером пор вплоть до атомного масштаба является значительным шагом вперед и откроет новые возможности для повышения эффективности технологии опреснения».
"Это первый четкий эксперимент в этом режиме. Мы также демонстрируем, что существуют реальные возможности масштабирования описанного подхода и массового производства мембран на основе графена с требуемыми размерами сита."
г. Джиджо Абрахам и доктор Васу Сиддесвара Каланги были совместными ведущими авторами исследовательской работы: «Разработанные мембраны не только полезны для опреснения, но и настраиваемость размера пор на атомном уровне также открывает новые возможности для изготовления мембран по требованию. фильтрация, способная отфильтровывать ионы в соответствии с их размерами». - сказал мистер Абрахам.
К 2025 году ООН ожидает, что 14% населения мира столкнется с нехваткой воды. Эта технология может произвести революцию в области фильтрации воды во всем мире, особенно в странах, которые не могут позволить себе крупномасштабные опреснительные установки.
Есть надежда, что мембранные системы из оксида графена могут быть построены в меньших масштабах, что сделает эту технологию доступной для стран, не имеющих финансовой инфраструктуры для финансирования крупных заводов без ущерба для производства пресной воды.