Membran används ofta för att separera ämnen från varandra, till exempel vid vattenbehandling eller njurdialys. Membranteknik sparar energi och vatten, och har en liten CO ₂ fotavtryck. Tyvärr, stora mängder giftiga lösningsmedel behövs för att tillverka membranen. Vidi-forskaren Wiebe de Vos har utvecklat en grön alternativ produktionsmetod, vilket gör nya tillämpningar möjliga.

Ett membran är ett tunt, platt fast som fungerar som ett fint filter. Till exempel, det kan låta vatten passera igenom, men det filtrerar bort bakterier. Den mest använda tillverkningsmetoden för membran är relativt enkel och gör att en mängd olika porstorlekar kan tillverkas. Tyvärr, denna metod kräver stora mängder lösningsmedel som skadar mänsklig fortplantning och som är mycket svåra att få bort från avloppsvattnet och själva membranet. Dock, Att ta bort lösningsmedlen från membranet är avgörande för medicinska tillämpningar.

Vid universitetet i Twente, Wiebe de Vos, som nyligen utnämndes till docent, jobbar på ett rent alternativ som är lika enkelt. En ytterligare fördel med hans metod är att en ännu större mängd membran kan produceras. "Denna utveckling kan jämföras med övergången vi såg med färg. Den brukade vara full av skadliga lösningsmedel, men nu är det mesta av färgen du köper i järnaffären baserad på vatten. Med vår nya produktionsmetod, vi är på gränsen till en liknande övergång till en renare produkt inom membranteknik. Och det fina för tillverkare är att de bara behöver göra mindre justeringar av sin nuvarande utrustning."

De Vos metod kallas Aqueous Phase Separation och baseras på laddade polymerer. "Vi förbereder en lösning av två olika polymerer med ett högt pH-värde. Under dessa omständigheter, en av de två polymererna är negativt laddad, den andra är fortfarande neutral. Genom att sänka en film av denna lösning i ett surt bad, den andra polymeren får en positiv laddning. De motsatt laddade polymererna attraherar varandra och klungar ihop sig, bildar ett nytt komplext material. Detta komplex fälls sedan ut som en porös film:membranet. Hastigheten med vilken polymererna klustrar bestämmer den slutliga strukturen av membranet. Ju snabbare klustringen, desto mindre hål. Genom att variera parametrar som sammansättningen och koncentrationen av de två polymererna, eller lösningens surhet, du kan skapa olika typer av membran efter dina behov."

I en ny artikel i tidskriften Avancerade funktionella material De Vos och hans kollegor bevisar att denna metod leder till reproducerbara membran där porstorleken kan kontrolleras mycket noggrant. Dessutom, de visar att de resulterande membranen är robusta och fungerar bra i vanliga applikationer som filtrering av dricksvatten.

Ytterligare möjligheter

"De laddade polymererna vi använder har speciella egenskaper, som möjliggör skapandet av membran som går utöver den nuvarande metoden, "tillägger De Vos. Som ett exempel, han visade tidigare ett membran som kan ta bort mycket små mängder läkemedelsrester från ytvatten, samtidigt som användbara mineraler lämnas orörda. Detta är inte möjligt med den nuvarande generationen av membran som tar bort både de skadliga och användbara ämnena från vattnet.

Avgifterna är också användbara i de fall du vill lägga till lite extra funktionalitet till membranet, säger De Vos. "Ett exempel är laddade nanopartiklar som kan förhindra membrannedsmutsning och därför förlänga membranets livslängd. Vi är på god väg att skapa en mängd nya system, " avslutar han. "Med vår forskning, Jag hoppas att vi kan inspirera andra att fullt ut utnyttja möjligheterna med vattenfasseparation."