Методът е няколко хиляди пъти по-бърз от системите, налични в момента на пазара.
Представете си напречно сечение на косъм. Тази малка повърхност – приблизително една милионна от метъра в диаметър – е огромна в сравнение с порите в нов тип филтър, разработен от инженери в университета в Токио в Япония.
В статия, публикувана в четвъртък в рецензираното списание Science, изследователите разкриват своя нов метод за обезсоляване на вода с помощта на пръстени от флуор само един до два нанометра в диаметър. Хидрофобните свойства на химикала допринасят за забележителната му способност да филтрира молекулите на солта с впечатляваща скорост и ефективност.
„Беше много вълнуващо да видя резултатите от първа ръка“, казва инженерът по материали Йошимицу Ито, един от съавторите на статията. „По-малкият от нашите тестови канали перфектно отхвърля входящите молекули на солта, а по-големите канали също бяха подобрение спрямо други техники за обезсоляване и дори авангардните филтри от въглеродни нанотръби.“
Флуорът е идеалният елемент за невъзможно малките пори
Ключовата иновация в тази нова технология за обезсоляване е флуорът, хидрофобен елемент, който отдавна е изключително ценен от науката.
Не е случайно, че флуорът е ключова съставка в тефлона, който се използва за тигани с незалепващо покритие, за да предпази пържените яйца от залепване, а вътре в тръби, за да накара течностите да текат по-ефективно.
На наноскопично ниво флуорът отблъсква отрицателно заредените йони, включително хлора в солта (NaCl). Електрическите му свойства също разграждат бучки водни молекули, които могат да попречат на течността да тече възможно най-свободно.
Изследователите създават мембрани, като подреждат няколко флуорни пръстена един върху друг, за да се образуват тръби. Те вграждат тръбичките една до друга във водонепропусклив слой от липидни молекули, създавайки нещо, което прилича на клетъчна мембрана. Молекулите на водата са добре дошли да преминават, а молекулите на солта не.
„Истинската изненада за мен беше колко бързо се случва процесът. Нашата проба работи няколко хиляди пъти по-бързо от типичните промишлени устройства и около 2400 пъти по-бързо от експерименталните устройства за обезсоляване на базата на въглеродни нанотръби.“
Дългия път към комерсиализацията
Превръщането на морската вода в нещо, което хората могат да пият, е жизненоважен технологичен капацитет, който става все по-належащ.
„В момента има два основни начина за обезсоляване на водата: термично, като се използва топлина за изпаряване на морската вода, така че да се кондензира като чиста вода, или чрез обратна осмоза, която използва налягане, за да прокара водата през мембрана, която блокира солта“, казва Ито.
Въпреки че е доказано, че тези технологии работят в големи мащаби, те изискват много енергия. Тези ранни резултати предполагат, че флуорните наноструктури могат да бъдат ключът към техниките за обезсоляване, които са много по-ефективни.
„Нашите тестове показват, че флуорните наноканали изискват много малко енергия“, казва Ито.
В момента процесът на производство на новия материал изисква много енергия, но изследователите смятат, че могат да намалят тези разходи.
„И като се има предвид дълготрайността на мембраните и ниските им експлоатационни разходи, общите разходи за енергия ще бъдат много по-ниски, отколкото при настоящите методи“, казва Ито.
Настоящото проучване е впечатляващо, но далеч не е функционален прототип, на който една общност може да разчита.
„Нашите тестови проби бяха единични наноканали, но с помощта на други специалисти се надяваме да създадем мембрана с диаметър около 1 метър за няколко години“, казва Ито.
Изследователите също имат планове да погледнат отвъд обезсоляването на водата.
„Ние проучваме също дали подобни мембрани могат да се използват за намаляване на въглеродния диоксид или други нежелани отпадъчни продукти, отделяни от индустрията“, казва Ито.
Източник: InterestingEngineering
