En avtagbar beläggning som kan användas för att rengöra avsaltningsmembran har utvecklats av KAUST-forskare. Den giftfria beläggningen kan ge ett säkrare och effektivare alternativ till skadliga kemikalier som används för att rengöra system för omvänd osmos för avsaltning av havsvatten.

Avsaltningsprocessen med omvänd osmos använder tryck för att filtrera havsvatten genom ett semipermeabelt membran för att producera färskt dricksvatten. Även om tekniken är mer energieffektiv än andra avsaltningsmetoder, dess prestanda kan hindras av tillväxten av bakterier och andra mikroorganismer på membranytan.

"Denna biofilm skapar ett lager som inte låter vatten passera lika lätt, " säger Maria Fernanda Nava-Ocampo, en Ph.D. student under handledning av Johannes Vrouwenvelder. "Ett av de största problemen med alla nuvarande metoder för att kontrollera biofouling är att de inte helt tar bort biofilmen från membransystemet, resulterar i permanent nedsmutsning. Detta orsakar förhöjd energiförbrukning och omhändertagande av kontrollkemikalier i havet."

Medan andra beläggningar ofta är gjorda av skadliga kemikalier, den nya polyelektrolytbeläggningen undviker behovet av giftiga länkar för att fästa vid membranet. Det kan också säkert spolas ut ur systemet med brine och ökat flöde, lämnar membranytan fri från biofilm.

"Fördelen med vår beläggning är att den fäster på ytan genom elektrostatiska interaktioner, så att vi inte behöver använda kemikalier, " säger Nava-Ocampo. "Vi behöver inte heller förbehandla membranet för att belägga det. Membranet stannar kvar i systemet och vi passerar bara beläggningen genom samma strömflöde som används för avsaltning."

Teamet testade beläggningen de skapade med hjälp av en membranpåväxtsimulator, en liten anordning som efterliknar förhållandena i avsaltningsanläggningar för omvänd osmos. De cirkulerade beläggningen genom systemet fem gånger för att etablera lager på membranets yta och tillsatte biologiskt nedbrytbara näringsämnen för att uppmuntra tillväxten av biofilm.

Efter åtta dagar, forskarna spolade systemet med ett starkt flöde av hög saltlösning i 24 timmar för att ta bort beläggningen. Teamet jämförde prestandan för det belagda membranet med en icke-belagd kontroll.

Med hjälp av transmissionselektronmikroskopi, forskarna fann att beläggningen förblev stabil i saltvatten, vilket gör den lämplig för avsaltning av havsvatten. Genom att öka styrkan i vattenflödet och vattnets salthalt, teamet lyckades ta bort beläggningen och den bifogade biofilmen från membranet.

Efter denna rengöringsprocess, flödet av vätska genom det belagda membranet var två gånger högre än den icke belagda kontrollen.

"Detta visade att vår teknik har bättre rengöringspotential, " säger Nava-Ocampo. "Nästa steg är att göra den mer effektiv och hållbar i större skalor."