Wissenschaftler entwickeln neue ungiftige Beschichtungen, um meerwasserentsalzensauberer und umweltfreundlicher zu machen

KAUST-Forscher haben Beschichtungen entwickelt, mit denen Entsalzungsmembranen gereinigt werden können. Ungiftige Beschichtungen können eine sicherere und wirksamere Alternative zu schädlichen Chemikalien in Umkehrosmosesystemen für die Meerwasserentsalzung darstellen.

Der Umkehrosmoseentsalzungsprozess verwendet Druck, um Meerwasser durch eine halbdurchlässige Membran zu filtern, um frisches Trinkwasser zu produzieren. Obwohl diese Technologie energieeffizienter ist als andere Entsalzungsmethoden, kann ihre Leistungsfähigkeit durch das Wachstum von Bakterien und anderen Mikroorganismen auf der Membranoberfläche behindert werden.

Dr. Maria Fernanda Nava Ocampo sagte: "Dieser Biofilm bildet eine Schicht, die es nicht leicht zulässt, Wasser durchzulassen", sagte Johannes Vrouwenvelder. "Eines der größten Probleme bei allen aktuellen Methoden zur Kontrolle von Biofouling ist, dass sie Biofilm nicht vollständig aus dem Membransystem entfernen können, was zu dauerhaften Verschmutzungen führt. Dies wird zu einem erhöhten Energieverbrauch und zur Einleitung von Kontrollchemikalien ins Meer führen."

Obwohl andere Beschichtungen in der Regel aus schädlichen Chemikalien bestehen, vermeidet die neue Polyelektrolytbeschichtung die Notwendigkeit, toxische Verbindungsglieder an der Membran zu befestigen. Es kann auch sicher mit Salzwasser und erhöhter Durchfluss aus dem System gespült werden, so dass sich kein Biofilm auf der Membranoberfläche befindet.

Nava-Ocampo sagte: "Der Vorteil unserer Beschichtung ist, dass sie durch elektrostatische Interaktion an der Oberfläche haftet, so dass wir keine Chemikalien verwenden müssen." "Wir können den Film auch beschichten, ohne ihn vorzubehandeln. Die Folie bleibt im System, wir müssen nur die Beschichtung durch den gleichen Strom für die Entsalzung verwendet übergeben."

Das Team testete die von ihnen erstellte Beschichtung mit einem Membran-Fouling-Simulator, einem kleinen Gerät, das Die Bedingungen in einer Umkehrosmose-Entsalzungsanlage simuliert. Sie zirkulierten die Beschichtung fünfmal im System, um eine Schicht auf der Oberfläche der Membran zu bilden, und fügten biologisch abbaubare Nährstoffe hinzu, um das Wachstum des Biofilms zu fördern.

Nach 8 Tagen spülten die Forscher das System 24 Stunden lang mit einer hochfließenden, salzreichen Lösung, um die Beschichtung zu entfernen. Das Team verglich die Leistung der beschichteten Folie mit der unbeschichteten Steuerung.

Mit Hilfe eines Transmissionselektronenmikroskops fanden die Forscher heraus, dass die Beschichtung im Salzwasser stabil blieb und daher für die Entsalzung geeignet war. Durch die Erhöhung der Wasserdurchflussintensität und des Wassersalzgehalts konnte das Team die Beschichtung erfolgreich entfernen und Biofilm aus der Membran verschließen.

Nach diesem Reinigungsprozess war der Flüssigkeitsfluss durch die beschichtete Membran doppelt so hoch wie der der unbeschichteten Steuerung.

"Das zeigt, dass unsere Technologie ein besseres Reinigungspotenzial hat", sagte Nava-Ocampo. "Der nächste Schritt besteht darin, es in größerem Maßstab effektiver und langlebiger zu machen."