南韓海水淡化奈米薄膜很持久,一個月後過濾效果仍高達 99.99%

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 13 日 10:23 | 分類 環境科學 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


「水、到處都是水,卻沒一滴可喝」,海洋便是如此,但我們可以透過新穎科技,將海水轉換成可飲用的淡水,最近南韓科學家便研發出高效的新型奈米纖維膜,且使用 30 天後,過濾鹽水效果仍達 99.99%。

海水淡化分為逆滲透與蒸餾兩大類,其中逆滲透利用壓力差與「選擇性穿透力」的逆滲透膜來分離水與鹽,薄膜兩側放置淡水及海水,由於滲透壓不一,水分子會從淡水流向海水,直到兩邊達成平衡狀態才會停止;蒸餾則是透過加熱海水,鹽分與水蒸氣分離後,將水蒸氣冷凝收集成為淡水,這方法需要大量的熱能,通常會與火力發電廠共構。

南韓國營韓國土木工程與建築工程技術研究所(KICT)團隊這次則主攻薄膜蒸餾(Membrane Distillation,MD),以選用疏水性薄膜為分隔,一側為加熱鹽水、另一側放置較涼的淡水,蒸氣壓差為驅動力,蒸氣會透過薄膜到另一側凝結成水。相較於傳統逆滲透脫鹽程序,薄膜蒸餾因具備較不受待處理液濃度影響、可常壓或低壓操作、高產水純度、高水回收率與可整合廢熱或再生能源等特點,該技術在水資源、環境與化工等領域的應用備受重視。

(Source:KICT)

為再次提高淡化效率,KICT 的研究人員以同軸靜電紡絲(co-axial electrospinning)製程打造全新的疏水膜,這種技術主要是用電荷,從液體中抽極細纖維的工程過程。並在列印材料混入 PVDF-HFP 聚合物與二氧化矽氣凝膠兩種不同的材料,粗糙的表面有助於排水,二氧化矽氣凝膠則有如隔熱材,避免加熱區不小心將熱能傳導到冷區,讓兩邊維持較高的蒸氣差。

團隊指出通常用於海水淡化的靜電紡絲薄膜只能用 50 小時,但團隊實際測試後,發現該靜電紡絲奈米薄膜使用 30 天後,仍能過濾掉 99.99% 的鹽分,這比其他電紡奈米纖維膜的運行時間要久得多。KICT 資深研究員兼南韓科學技術聯合大學院大學助理教授 Yunchul Woo 表示,同軸靜電紡絲奈米纖維膜在海水處理方面應用潛力高,也不會出現浸潤問題,適合應用在先導規模或是實際規模的薄膜蒸餾廠。

(首圖來源:Unsplash