Skema van koaksiale elektrospin-apparaat. Krediet: Elsevier
’n Nuwe alternatiewe seewater-ontsoutingsmembraan om drinkwater te produseer.
Volgens die Wêreldgesondheidsorganisasie het ongeveer 785 miljoen mense regoor die wêreld 'n skoon bron van drinkwater. Ondanks die groot hoeveelheid water op aarde, is dit meestal seewater, en varswater beslaan slegs ongeveer 2.5% van die totaal. Een van die maniere om skoon drinkwater te voorsien, is om seewater te ontsout. Die Koreaanse Instituut vir Siviele Ingenieurswese en Boutegnologie (KICT) het die ontwikkeling aangekondig van 'n stabiele elektrospun nanveselmembraan om seewater deur middel van membraandistillasieproses in drinkwater te omskep.
Membraanbenatting is die mees uitdagende kwessie in membraandistillasie. Indien 'n membraan benatting toon tydens membraandistillasie, moet die membraan vervang word. Progressiewe membraanbenatting is veral waargeneem vir langtermyn-operasies. As 'n membraan ten volle benat word, lei die membraan tot ondoeltreffende membraandistillasieprestasie, aangesien die voer deur die membraan vloei wat lei tot lae kwaliteit permeaat.
'n Navorsingspan in KICT, gelei deur Dr. Yunchul Woo, het koaksiale elektrospin-nanoveselmembrane ontwikkel wat deur 'n alternatiewe nano-tegnologie vervaardig is, naamlik elektrospin. Hierdie nuwe ontsoutingstegnologie wys dit het die potensiaal om die wêreld se varswatertekort te help oplos. Die ontwikkelde tegnologie kan benattingskwessies voorkom en ook die langtermynstabiliteit in membraandistillasieproses verbeter. 'n Driedimensionele hiërargiese struktuur behoort deur die nanovesels in die membrane gevorm te word vir hoër oppervlakruwheid en dus beter hidrofobisiteit.
Verdienste van ko-aksiale elektro-gespinde nanvesel membraan. Krediet: Elsevier
Die koaksiale elektrospintegniek is een van die mees gunstige en eenvoudigste opsies om membrane met driedimensionele hiërargiese strukture te vervaardig. Dr. Woo se navorsingspan het poli(vinielideenfluoried-ko-heksafluorpropileen) as die kern gebruik en silika aerogel gemeng met 'n lae konsentrasie van die polimeer as die skede om 'n koaksiale saamgestelde membraan te produseer en 'n superhidrofobiese membraanoppervlak te verkry. Trouens, silika-aerogel het 'n baie laer termiese geleidingsvermoë getoon in vergelyking met dié van konvensionele polimere, wat gelei het tot verhoogde waterdampvloed tydens die membraandistillasieproses as gevolg van 'n vermindering van geleidende hitteverliese.
Die meeste studies met behulp van elektro-gespinde nanofibermembrane in membraan-distillasie-toepassings het minder as 50 uur gewerk, alhoewel dit 'n hoë waterdampvloei-prestasie het. Inteendeel, die navorsingspan van dr. Woo het die membraan-distillasieproses 30 dae lank toegepas deur die vervaardigde ko-aksiale elektro-gespinde nanofibermembraan, wat 1 maand is.
Die ko-aksiale elektro-gespinde nanofibermembraan het 'n 99.99% soutverwerping vir 1 maand gedoen. Op grond van die resultate, het die membraan goed gewerk sonder probleme met benatting en bevuiling, as gevolg van sy lae skuifhoek en termiese geleidingseienskappe. Temperatuurpolarisasie is een van die grootste nadele in membraandistillasie. Dit kan die prestasie van waterdampvloei tydens membraandistillasie verlaag as gevolg van geleidende hitteverliese. Die membraan is geskik vir langtermynmembraandistillasie-toepassings, aangesien dit verskeie belangrike eienskappe het, soos lae skuifhoek, lae termiese geleidingsvermoë, die vermyding van temperatuurpolarisasie en verminderde benatting- en bevuilingprobleme, terwyl die superversadigde hoë waterdampvloeiprestasie gehandhaaf word.
Dr. Woo se navorsingspan het opgemerk dat dit belangriker is om 'n stabiele proses te hê as 'n hoë waterdampvloedprestasie in 'n kommersieel beskikbare membraandistillasieproses. Dr. Woo het gesê dat "die ko-aksiale elektrogesponnen nanoveselmembraan 'n sterk potensiaal het vir die behandeling van seewateroplossings sonder om aan benattingsprobleme te ly en die geskikte membraan kan wees vir proefskaal en werklike skaal membraandistillasie toepassings."
Verwysing: "Ko-aksiaal elektrogespin superhidrofobiese nanoveselmembrane met 3D-hiërargies gestruktureerde oppervlak vir ontsouting deur langtermyn membraandistillasie" deur Yun Chul Woo, Minwei Yao, Wang-Geun Shim, Youngjin Kim, Leonard D. Tijing, Bumsuk Jung, Seung -Hyun Kim en Ho Kyong Shon, 4 Januarie 2021, Tydskrif vir Membraanwetenskap.
DOI: 10.1016 / j.memsci.2020.119028
Die Korea Institute of Siviele Ingenieurswese en Boutegnologie (KICT) is 'n staatsgeborgde navorsingsinstituut wat gestig is om by te dra tot die ontwikkeling van Korea se konstruksiebedryf en nasionale ekonomiese groei deur bron- en praktiese tegnologie op die gebied van konstruksie en nasionale grondbestuur te ontwikkel.
Hierdie navorsing is ondersteun deur 'n interne toekenning (20200543-001) van die KICT, Republiek van Korea. Die uitkomste van hierdie projek is in die internasionale joernaal gepubliseer, Tydskrif vir Membraanwetenskap, 'n bekende internasionale joernaal in die polimeerwetenskapveld (IF: 7.183 en rang #3 van die JCR-kategorie) in April 2021.
