韩国海水淡化纳米薄膜很持久,一个月后过滤效果仍高达99.99%

“水、到处都是水,却没一滴可喝”,海洋便是如此,但我们可以通过新颖科技,将海水转换成可饮用的淡水,最近韩国科学家便研发出高效的新型纳米纤维膜,且使用30天后,过滤盐水效果仍达99.99%。

海水淡化分为逆渗透与蒸馏两大类,其中逆渗透利用压力差与“选择性穿透力”的逆渗透膜来分离水与盐,薄膜两侧放置淡水及海水,由于渗透压不一,水分子会从淡水流向海水,直到两边完成平衡状态才会停止;蒸馏则是通过加热海水,盐分与水蒸汽分离后,将水蒸汽冷凝收集成为淡水,这方法需要大量的热能,通常会与火力发电厂共构。

韩国国营韩国土木工程与建筑工程技术研究所(KICT)团队这次则主攻薄膜蒸馏(Membrane Distillation,MD),以选用疏水性薄膜为分隔,一侧为加热盐水、另一侧放置较凉的淡水,蒸汽压差为驱动力,蒸汽会通过薄膜到另一侧凝结成水。相较于传统逆渗透脱盐程序,薄膜蒸馏因具备较不受待处理液浓度影响、可常压或低压操作、高产水纯度、高水回收率与可集成废热或再生能源等特点,该技术在水资源、环境与化工等领域的应用备受重视。

(Source:KICT)

为再次提高淡化效率,KICT的研究人员以同轴静电纺丝(co-axial electrospinning)制程打造全新的疏水膜,这种技术主要是用电荷,从液体中抽极细纤维的工程过程。并在打印材料混入PVDF-HFP聚合物与二氧化硅气凝胶两种不同的材料,粗糙的表面有助于排水,二氧化硅气凝胶则有如隔热材,避免加热区不小心将热能传导到冷区,让两边维持较高的蒸汽差。

团队指出通常用于海水淡化的静电纺丝薄膜只能用50小时,但团队实际测试后,发现该静电纺丝纳米薄膜使用30天后,仍能过滤掉99.99%的盐分,这比其他电纺纳米纤维膜的运行时间要久得多。KICT资深研究员兼韩国科学技术联合大学院大学助理教授Yunchul Woo表示,同轴静电纺丝纳米纤维膜在海水处理方面应用潜力高,也不会出现浸润问题,适合应用在先导规模或是实际规模的薄膜蒸馏厂。

(首图来源:Unsplash)

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