Enligt Världshälsoorganisationen, cirka 785 miljoner människor runt om i världen saknar en ren källa till dricksvatten. Trots den stora mängden vatten på jorden, det mesta är havsvatten och sötvatten utgör endast cirka 2,5 % av det totala. Ett av sätten att tillhandahålla rent dricksvatten är att avsalta havsvatten. Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) har meddelat utvecklingen av ett stabilt elektrospunnet nanofibermembran för att förvandla havsvatten till dricksvatten genom membrandestillationsprocess.

Membranvätning är den mest utmanande frågan vid membrandestillation. Om ett membran uppvisar vätning under membrandestillation, membranet måste bytas ut. Progressiv membranvätning har särskilt observerats för långtidsoperationer. Om ett membran blir helt blött, membranet leder till ineffektiv membrandestillationsprestanda, eftersom matningsflödet genom membranet leder till lågkvalitativt permeat.

Ett forskarlag inom KICT, ledd av Dr. Yunchul Woo, har utvecklat koaxiellt elektrospunnet nanofibermembran tillverkade av en alternativ nanoteknologi, som är elektrospinning. Denna nya avsaltningsteknik visar att den har potential att hjälpa till att lösa världens sötvattenbrist. Den utvecklade tekniken kan förhindra vätningsproblem och även förbättra den långsiktiga stabiliteten i membrandestillationsprocessen. En tredimensionell hierarkisk struktur bör bildas av nanofibrerna i membranen för högre ytjämnhet och därmed bättre hydrofobicitet.

Den koaxiala elektrospinningstekniken är ett av de mest fördelaktiga och enkla alternativen för att tillverka membran med tredimensionella hierarkiska strukturer. Dr. Woos forskargrupp använde poly(vinylidenfluorid-sam-hexafluorpropylen) som kärna och kiseldioxidaerogel blandat med en låg koncentration av polymeren som manteln för att producera ett koaxiellt kompositmembran och erhålla en superhydrofob membranyta. Faktiskt, kiseldioxid aerogel uppvisade en mycket lägre värmeledningsförmåga jämfört med konventionella polymerer, vilket ledde till ökat vattenångflöde under membrandestillationsprocessen på grund av en minskning av ledande värmeförluster.

De flesta av studierna som använde elektrospunna nanofibermembran i membrandestillationsapplikationer pågick i mindre än 50 timmar även om de uppvisade en hög vattenångfluxprestanda. Tvärtom, Dr. Woos forskargrupp tillämpade membrandestillationsprocessen med det tillverkade koaxiala elektrospunna nanofibermembranet i 30 dagar, vilket är 1 månad.

Det koaxiala elektrospunnen nanofibermembranet utförde en 99,99% saltavstötning under 1 månad. Baserat på resultaten, membranet fungerade bra utan vätnings- och nedsmutsningsproblem, på grund av dess låga glidvinkel och värmeledningsförmåga. Temperaturpolarisering är en av de betydande nackdelarna vid membrandestillation. Det kan minska vattenångans flödesprestanda under membrandestillation på grund av ledande värmeförluster. Membranet är lämpligt för långvariga membrandestillationsapplikationer eftersom det har flera viktiga egenskaper som, låg glidvinkel, låg värmeledningsförmåga, undvika temperaturpolarisering, och minskade vätnings- och nedsmutsningsproblem samtidigt som den supermättade höga vattenångflödesprestanda bibehålls.

Dr. Woos forskargrupp noterade att det är viktigare att ha en stabil process än ett högt vattenångflöde i en kommersiellt tillgänglig membrandestillationsprocess. Dr. Woo sa att "Det koaxiala elektrospunna nanofibermembranet har en stark potential för behandling av havsvattenlösningar utan att drabbas av vätningsproblem och kan vara det lämpliga membranet för membrandestillation i pilotskala och verklig skala."