Тефлоновая опреснительная мембрана быстро очищает воду

Новая мембрана состоит из ряда наноразмерных трубок, облицованных материалом на основе тефлона, который отталкивает соли, позволяя воде проходить с небольшим трением.

Многие регионы мира сталкиваются с нехваткой чистой питьевой воды, и с изменением климата эта проблема будет только усугубляться. Опреснение солоноватой или морской воды жизненно важно, и в работах нет недостатка в творческих устройствах, использующих либо тепло для испарения и повторной конденсации воды, либо мембраны для фильтрации соли и примесей.

Новая система является вариацией последней, но имеет несколько преимуществ по сравнению с другими вариантами. Ключевым ингредиентом является фтор - гидрофобный материал, который придает тефлону его знаменитые антипригарные свойства. Но он используется не только для посуды — покрытия на основе фтора часто используются для труб, чтобы обеспечить плавное протекание воды.

Новая мембрана содержит стопки наноразмерных колец из фтора, встроенных в липидный слой, непроницаемый для воды. Фтор не только помогает воде проскальзывать через кольца с очень небольшим трением, но и его отрицательный заряд удобно отталкивает соли, предотвращая их прохождение.

Команда проверила эту технику, изготовив мембраны с нанокольцами фтора шириной от 0,9 до 1,9 нанометров, а затем пропустила через них соленую воду. Затем измерили количество ионов хлора по обе стороны мембраны. И действительно, фторсодержащие кольца фильтровали воду быстрее и эффективнее, используя меньшее давление и энергию, чем другие методы опреснения.

«Было очень интересно увидеть результаты из первых рук», — сказал Йошимицу Ито, ведущий автор исследования. «Меньший из тестовых каналов полностью отбрасывал поступающие молекулы соли, и более крупные каналы также были лучше других методов опреснения и даже передовых фильтров из углеродных нанотрубок. Настоящим сюрпризом было то, как быстро происходил процесс. Наш образец работал примерно в несколько тысяч раз быстрее, чем типичные промышленные устройства, и примерно в 2400 раз быстрее, чем экспериментальные опреснительные устройства на основе углеродных нанотрубок».

Команда планирует провести дальнейшие исследования по снижению количества энергии, необходимой для изготовления фторсодержащих нанокольцевых мембран, с прицелом на увеличение размеров мембран, начиная с тестовой мембраны шириной 1 метр в ближайшие несколько лет.