Исследовательская группа из Университета Шиншу, Япония, разработала надежные мембраны обратного осмоса, способные выдерживать крупномасштабное опреснение воды. Команда опубликовала свои результаты в начале февраля в Scientific Reports.
«Поскольку более 97 процентов воды в мире - это соленая вода, опреснительные установки обратного осмоса для производства пресной воды становятся все более важными для обеспечения безопасного и стабильного снабжения», - сказал Моринобу Эндо, доктор философии, соответствующий автор на бумаге. Эндо - выдающийся профессор Университета Шиншу и почетный директор Института углеродных наук и технологий. «Несмотря на то, что мембранная технология обратного осмоса разрабатывалась в течение нескольких десятилетий, новые угрозы, такие как глобальное потепление и растущий спрос на чистую воду в населенных городских центрах, бросают вызов традиционным системам водоснабжения».
Мембраны обратного осмоса обычно состоят из тонкопленочных композитных систем с активным слоем полимерной пленки, которая ограничивает проникновение нежелательных веществ, таких как соль, через проницаемую пористую подложку. Такие мембраны могут превращать морскую воду в питьевую, а также способствовать орошению сельскохозяйственных угодий и ландшафтов, но они могут быть дорогостоящими в эксплуатации и потреблять большое количество энергии.
Чтобы удовлетворить спрос на питьевую воду по низкой цене, Эндо говорит, что необходимы более прочные мембраны, способные выдерживать суровые условия, оставаясь при этом химически стабильными, чтобы выдерживать очистку. Ключ лежит в углеродных нанотехнологиях.
Эндо является пионером в области синтеза углеродных нанотрубок методом каталитического химического осаждения из паровой фазы. В этом исследовании Эндо и его команда разработали многослойную нанокомпозитную мембрану из углеродных нанотрубок и полиамида, которая устойчива к хлору - одной из основных причин деградации или выхода из строя мембран обратного осмоса. Добавленные углеродные нанотрубки создают защитный эффект, который стабилизирует связанные молекулы полиамида от хлора.
«Углеродные нанотехнологии, как ожидается, принесут пользу, и это один многообещающий пример вклада углеродных нанотрубок в очень важное приложение: очистку воды», - сказал Эндо. «Углеродные нанотрубки и волокна уже являются превосходным усилением для других применений в материаловедении и инженерии, и это еще одна область, где их исключительные свойства могут быть использованы для улучшения традиционных технологий».
Исследователи работают над стабилизацией и расширением производства и обработки многостенных углеродных нанотрубок-полиамидных нанокомпозитных мембран.
«В настоящее время мы работаем над расширением нашего метода синтеза, который, в принципе, основан на том же методе, который используется для получения современных полиамидных мембран», - сказал Эндо. Он также отметил, что его команда планирует сотрудничество по производству коммерческих мембран.