Kolnanorör (CNT) -membran har en ljus framtid när det gäller att ta itu med världens växande behov av att rena vatten från havet, säger forskare i en studie publicerad i tidskriften Desalination.
"För närvarande, cirka 400 miljoner människor använder avsaltat vatten och det har beräknats att år 2025, 14 procent av världens befolkning kommer att tvingas använda havsvatten, "sa Md. Eaqub Ali, från University of Malaya's Nanotechnology and Catalysis Research Center i Kuala Lumpur, Malaysia. Han säger att konstruerade CNT -membran har potential att hantera de nuvarande och framtida utmaningarna vid vattenrening.
För ansträngningar att se över tillståndet för kolnanorörsmembranteknik och driva fältet framåt, Ali och hans kollegor har valts ut för ett Elsevier Atlas -pris.
Avsaltningsanläggningar ger redan mycket av det vatten som används av människor i många delar av världen, särskilt i Israel, Saudiarabien, och Australien. Klimatförändringarna ökar bara efterfrågan på avsaltat vatten eftersom större avdunstning och stigande hav ytterligare begränsar sötvattentillförseln för en växande världsbefolkning. Men nuvarande metoder för avsaltning av vatten kostar mycket mycket energi, vilket innebär fler växthusgaser och mer global uppvärmning.
Befintliga avsaltningsanläggningar förlitar sig på omvänd osmos, vakuumdestillation, eller en kombination av de två. Men dessa metoder är energikrävande och kostsamma.
Kolnanorör är små sexkantiga rör, tillverkad av rullande ark av grafen, sa Rasel Das, tidningens första författare. De kräver lite energi och kan utformas för att specifikt avvisa eller ta bort inte bara salt, men också vanliga föroreningar.
"De ihåliga porerna i CNT är extremt, extremt liten, "Sade Ali." Men på grund av deras fantastiska kemiska och fysikaliska egenskaper, de tillåter friktionslösa passeringar av vatten genom porerna, men avvisa de flesta salter, joner, och föroreningar, ger oss renat vatten, förmodligen i sin bästa form. "
Den friktionsfria egenskapen är också det som ger CNT:er potential att rena vatten med så lite energi. Och kolnanorörmembran kommer med andra förmåner, Das tillade, inklusive självrengörande egenskaper.
"Det som gör CNT speciellt är att de har cytotoxiska egenskaper, "sa han. Det betyder att membranen naturligt dödar mikrober som annars kan skada deras ytor. Som ett resultat, kolnanorörsmembran har potential att hålla längre och kan återanvändas.
Det finns fortfarande hinder att övervinna, medförfattare till tidningen Sharifah Bee Abd Hamid sa. CNT -membran är nu dyra att producera, speciellt för storskalig användning. Forskning behövs också för att producera membranen med porer med en mer enhetlig fördelning och storlek.
"De flesta framsteg inom avsaltningsforskning är inriktade på att demonstrera [förmågan hos CNT -membran] i liten skala, " Hon sa.
För operationer i större skala, arbete krävs för att producera CNT -membran på tunna filmer eller fiberdukskompositer. Att göra membranen klara för användning kommer att kräva ansträngning för materialdesign, operativa krav, och mer.
Om någon dag, dessa membran kan användas i vattenfiltrerande kannor eller flaskor, "för att direkt behandla saltvatten vid användning, "Hamid säger, "det är en dröm som går i uppfyllelse för många."
Chefredaktören för Avsaltning , Nidal Hilal, sa om forskningen, "Tillgången på vatten minskar på grund av ökad befolkningstillväxt, låg nederbörd, konkurrerande krav från industrin och strängare hälsobaserade regler för jordbruks- och stadsutveckling. Vi måste söka alternativa vattenkällor som havsvatten, dagvatten, avloppsvatten, och industriellt avloppsvatten. Membranfiltrering anses vara bland de mest lovande och mest använda processerna för vattenbehandling och avsaltning ... Kolnanorör (CNT) har visat stor potential i vatten, avloppsrening och avsaltning eftersom de har många attraktiva fysikalisk -kemiska egenskaper med förmågan att funktionaliseras för att öka deras affinitet och selektivitet. "
