Нехватка воды является растущей проблемой. К 2025 году 230 миллионов человек будут страдать от нехватки воды, и до 460 миллионов африканцев будут испытывать нехватку воды.
Как известно, вода покрывает 70% земного шара. А вот сладкого в дефиците. Для этого иногда требуется процесс опреснения соленой воды. Около половины воды, подаваемой на опреснительные установки, превращается в питьевую воду.
La опреснение это известный метод производства питьевой воды, но традиционные процессы неэффективны и энергозатратны.
Как решить проблему?
Если вы когда-либо использовали сковороду с антипригарным тефлоновым покрытием, вы, вероятно, видели, как влажные продукты легко соскальзывают. Тефлон представляет собой высокогидрофобный и водоотталкивающий фторсодержащий состав: его также можно использовать для покрытия труб, облегчая поток воды.
Ёсимицу Ито с кафедры химии и биотехнологии Токийского университета и его коллеги были заинтригованы таким поведением. В результате они начали исследовать поведение покрытых фтором воздуховодов в различных (и наноразмерных) масштабах.
«Мы хотели знать, способны ли фторированные наноканалы избирательно фильтровать определенные химические вещества, особенно воду и соли. После некоторых продвинутых компьютерных симуляций мы решили, что стоит создать рабочий образец», — говорит Ито.
Революционная мембрана
На сегодняшний день существует два основных способа опреснения воды. Один из них заключается в использовании тепла для испарения соленой воды и ее конденсации в виде чистой воды. Другой заключается в использовании давления, чтобы заставить соленую воду проникнуть в мембрану, блокирующую соль. Оба метода, как уже упоминалось, требуют много энергии.
В исследовании Ито и его коллег (что я ссылаюсь на вас здесь) результаты показывают, что фторсодержащие нанотрубки требуют очень мало энергии и имеют другие преимущества.
Исследователи создали тестовые фильтрующие мембраны путем химического производства наноскопических колец фтора разных размеров. Они дошли до того, что испытали кольца размером 1-2 нанометра (ширина человеческого волоса составляет 100.000 XNUMX нанометров) и оценили их эффективность.
Сверхбыстрая очистка соленой воды
«Было интересно увидеть результаты. Наши тестовые каналы — это огромный шаг вперед по сравнению с традиционными фильтрами. И они в тысячи раз (до 2400 раз) быстрее, чем типичные промышленные устройства».
Однако на экономическом уровне мы еще не достигли этого.
Следующие шаги? Возможность перенести это наномасштабное производство в более крупные размеры. Через несколько лет, говорит Ито, мы могли бы иметь фильтрующие мембраны диаметром около 1 метра.
И не только для соленой воды: такой метод также может работать для фильтрации (и сокращения) выбросов углекислого газа и других промышленных отходов.
