På jakt efter ett bättre sätt att avsalta vatten, ett team av forskare som leds av Yale har vänt sig till baddräktsmaterial för inspiration.

Omvänd osmos, som använder membran för att ta bort oönskade salter, har varit guldstandarden för avsaltning och återanvändning av avloppsvatten. Utmaningen som forskare har stött på, dock, är att det material som bäst filtrerar bort föroreningar – polyamid – är mycket känsligt för klor. Även om klor vanligtvis är användbart vid rengöring av membran, det kan bryta ned membran tillverkade av polyamid.

Forskare vid Yale och Nanjing University of Science and Technology har skapat ett klorresistent membran – det som forskarna kallar "industrins heliga graal" – som kan avsevärt avancera området för att bättre möta globala vattenförsörjningsutmaningar. Resultatet av deras arbete, ledd av Yales Menachem Elimelech, Roberto C. Goizueta professor i kemi- och miljöteknik, publicerades 5 oktober i tidskriften Naturens hållbarhet .

Med sina tillverkningsmetoder, Elimelek sa:de har skapat en skalbar teknologi för robusta omvänd osmosmembran som har potentialen för lågkostnadsproduktion som krävs för storskalig, verklig applikation.

"Dessa membran kan möjliggöra ett mer ekonomiskt och miljömässigt hållbart sätt att avsalta och återanvända avloppsvatten, och möta behoven av sötvattenförsörjning under 2000-talet, " han sa.

En nyckelkomponent var valet av material. "Vi använder ett polyestermembran, sa Ryan DuChanois, en doktorand i Elimeleks labb. "En av våra inspirationer var baddräkter, som är gjorda av polyestermaterial, och uppenbarligen, de är klorresistenta."

Användningen av polyester har övervägts tidigare, utan framgång. Dessa tidigare polyestermembran hade inte samma förmåga att avvisa salt som ett polyamidmembran. Detta fick forskargruppen att pröva en flerskiktsstrategi.

"Vi tog det första lagret, som är ett konventionellt nanofiltreringsmembran som är känsligt för klorottacker och sedan på toppen av det, vi lägger polyesterlager, sa Xuan Zhang, professor vid Nanjing University of Science and Technology. "Om vi ​​bara använde polyesterskiktet och inte nanofiltreringsskiktet, det skulle inte bilda ett tätt omvänd osmosmembran, så bildningen av polyestern som inträffade inuti porerna i nanofiltreringsmembranet var avgörande för att skapa ett omvänd osmosmembran."

Det flerskiktiga membranet visade sig inte bara vara resistent mot klor, det presterade lika bra som det konventionella polyamidmembranet när det gäller vattenpermeabilitet och avsaltningsprestanda.

"Människor har länge försökt hitta kemi för ett omvänd osmosmembran som också är klorresistent, " sa DuChanois. "Vi har vetat hur man tacklar det ena eller det andra, men inte båda tillsammans, så det faktum att vi tog ett klorresistent material och gjorde det till ett omvänd osmosmembran var spännande."

Zhang sa att forskarna kommer att arbeta med att optimera tekniken för att göra den skalbar för industrianvändning.

"Vi kommer att utvärdera några andra egenskaper hos polyestermembranet och försöka ytterligare förenkla membrantillverkningsmetoden för att möta behovet av industriell bearbetning, " sa Zhang.