En snabbare, bättre och billigare avsaltningsprocess förstärkt av kolnanorör har utvecklats av NJIT-professor Somenath Mitra. Processen skapar en unik ny arkitektur för membrandestillationsprocessen genom att immobilisera kolnanorör i membranporerna. Konventionella metoder för avsaltning är termisk destillation och omvänd osmos.

"Tyvärr är den nuvarande membrandestillationsmetoden för dyr för att användas i länder och kommuner som behöver dricksvatten, ", sa Mitra. "I allmänhet bara industri, där spillvärme är fritt tillgänglig, använder denna process. Dock, vi hoppas att vårt nya arbete kommer att få långtgående konsekvenser som ger bra, rent vatten till de människor som behöver det."

Processen beskrivs i "Water Desalination Using Carbon Nanotube Enhanced Membrane Destillation, " av Mitra och hans forskargrupp i det aktuella numret av American Chemistry Society's Tillämpade material och gränssnitt . Doktoranderna Ken Gethard och Ornthida Sae-Khow arbetade med projektet. Mitra är ordförande för institutionen för kemi och miljövetenskap.

Membrandestillation är en vattenreningsprocess där uppvärmt saltvatten passerar genom ett rörliknande membran, kallas en ihålig fiber. "Tänk på dina tarmar, " sa Mitra. "Den är designad på ett sådant sätt att näring passerar igenom men inte avfallet." Med en liknande struktur, membrandestillation tillåter endast vattenånga att passera genom det ihåliga rörets väggar, men inte vätskan. När systemet fungerar, dricksvatten kommer ut från nettoflödet av vattenånga som rör sig från den varma till den kalla sidan. På samma gång, saltvatten eller saltvatten passerar som kroppsavfall genom fibern.

Membrandestillation erbjuder flera fördelar. Det är en ren, giftfri teknik och kan utföras vid 60-90 C. Denna temperatur är betydligt lägre än konventionell destillation som använder högre temperaturer. Omvänd osmos använder relativt högt tryck.

Ändå, membrandestillation är inte problemfri. Det är kostsamt och att få membranet att fungera ordentligt och effektivt kan vara svårt. "Den största utmaningen, sa Mitra, "är att hitta lämpliga membran som uppmuntrar högt vattenångflöde men hindrar salt från att passera igenom."

Mitras nya metod skapar ett bättre membran genom att kolnanorör immobiliseras i porerna. Den nya arkitekturen ökar inte bara ånggenomsläppligheten utan förhindrar också att flytande vatten täpper igen membranporerna. Testresultat visar dramatiska ökningar i både minskningar av salt- och vattenproduktion. "Det är en anmärkningsvärd prestation och en vi är stolta över att publicera, sa Mitra.

En annan fördel är att den nya processen kan underlätta membrandestillation vid en relativt lägre temperatur, högre flödeshastighet och högre saltkoncentration. Jämfört med ett vanligt membran, denna nya destillationsprocess visar samma nivå av saltreduktion vid en 20°C lägre temperatur, och med en flödeshastighet som är sex gånger högre.

"Tillsammans leder dessa fördelar till en grönare process som kan göra membrandestillation ekonomiskt konkurrenskraftig med befintlig avsaltningsteknik och vi hoppas kunna tillhandahålla dricksvatten där det behövs som mest, sa Mitra.