Нанофильтрация (NF) воды — это процесс, при котором жидкость проходит через полупроницаемую мембрану с нанометровыми порами для её фильтрации и очистки. Эти системы фильтрации удерживают частицы размером от 1 до 10 нм (то есть от 1/1.000.000 до 1/100.000 миллиметра), что меньше, чем в микропроцессах или ультрафильтрации, но больше, чем при обратном осмосе. В основном используемые в традиционной НФ полимерные мембраны требуют прокачки воды под высоким давлением для их функционирования.
Однако недавнее открытие команды инженеров и учёных под руководством профессора Чуйянга Тана из Отдела гражданского строительства Университета Гонконга, Международной школы постдипломного образования Шэньчжэня, Университета Цинхуа, а также Центра мембран и водной науки и технологии Океанского колледжа Университета Zhejiang в Ханчжоу, всех в Китае, меняет существующую систему НФ.
«Нанофильтрация, управляемая вакуумом, может стать перспективной и экономичной альтернативой, используя простые компоненты и работая при сверхнизком вакуумном давлении (<1 бар)», где 1 бар эквивалентен нормальному атмосферному давлению, утверждают исследователи в статье «Ультрапроницаемые полимерные мембраны на основе шёлка для вакуумной нанофильтрации», опубликованной в научном журнале Nature Communications.
Существующие методы требуют крайне высокого давления (до 10 бар), что влечёт за собой необходимость использования громоздкого оборудования, высокого энергопотребления и, следовательно, значительных операционных затрат. Как объясняют учёные, коммерческие мембраны не могут обеспечить достаточный поток воды в условиях вакуума без таких высоких давлений. «Мы создали шелковую мембрану с дефектно-свободным складчатым слоем отторжения», говорят исследователи, которая способна обеспечивать поток воды в размере 56,8 литров на квадратный метр в час при давлении вакуума 0,9 бар, одновременно фильтруя более 99% органических загрязнителей, включая перфторированные соединения (или так называемые «вечные химикаты»).
«Анализ показывает, что ультрапроницаемые шелковые мембраны могут сократить энергопотребление примерно на 80% (…) по сравнению с эталонной коммерческой моделью», утверждают авторы в Nature Communications. Это обещающее открытие использует натуральный и биоразлагаемый материал. Система фильтрации становится энергоэффективным, более экологичным и устойчивым процессом, чем современные технологии. Кроме того, система характеризуется лёгкой адаптацией для практического применения в реальных промышленных условиях.
Если вас интересуют другие инновации в области водной очистки (и вы хотите узнать больше о перфторированных веществах), вот ссылка на обещанный нами ранее материал:
» Инновационная очистка воды ультразвуком: решение для удаления PFAS (вечных химикатов)
Fuentes: Nature Communications, Ecoinventos, Wikipedia.
Imágenes: Nature Communications, Pexels
