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韩国工程师开发用于海水淡化的二氧化硅纳米纤维气凝胶

来源:科创中国 2021-08-07 阅读:288
  

据外媒New Atlas报道,地球上绝大部分的水是不能喝的。海水淡化可能是满足世界饮用水需求的一项重要技术,现在韩国工程师已经开发出一种新的纳米纤维膜,可以长期有效运行。


有几种不同的方法来淡化水,但这项研究的重点是膜蒸馏法。在这个过程中,膜一侧的咸盐水被加热,而另一侧的淡水则保持低温。膜是疏水性的,以排斥液态水,但来自热侧的水蒸气仍然可以通过孔隙。由于蒸汽压力差,它漂移到冷的一边,在那里重新凝聚成淡水。


问题是,盐分和其他污染物在膜上的堆积会影响其疏水性。最终,盐水会渗漏,使淡水变得不那么新鲜,需要更换膜。

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因此在新研究中,韩国土木工程和建筑技术研究所(KICT)的研究人员创造了更先进的膜。通常情况下,它们是通过一种叫做电纺的工艺制成的,在这种工艺中,使用一种电力将带电的纳米纤维从喷嘴中抽出。KICT团队使用了一种叫做共轴电纺的版本,在打印过程中两种不同的材料被混合在一起。


在这种情况下,这两种材料是一种叫做PVDF-HFP的聚合物和气凝胶。粗糙的表面有助于排斥水,而二氧化硅气凝胶就像一个热绝缘体,使热的一面不会使冷的一面升温。这反过来又使蒸汽压力差保持在较高水平,并使膜更有效率。


在测试中,该团队对新膜进行了30天的运行,并发现在这段时间内它仍然可以过滤掉99.99%的盐。这比其他电纺纳米纤维膜的运行时间要长得多,研究小组说,其他电纺纳米纤维膜在连续使用50小时以上就会开始泄漏。


该研究的首席研究员Yunchul Woo博士说:“共轴电纺纳米纤维膜在处理海水溶液方面具有强大的潜力,而不会出现湿润问题,并且可能是试验规模和实际规模的膜蒸馏应用的合适膜。”


这项研究发表在《Journal of Membrane Science》杂志上。


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