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纳米级脱盐膜控制可能导致更便宜的水过滤

时间：2022-05-31 16:25:08 来源：

聚合物脱盐膜的3D模型显示水流（银通道从上到下流动）避免了膜中的密集斑点并减缓了流动。

德克萨斯大学奥斯汀和宾州德克萨斯大学的研究人员在奥斯汀和宾夕法尼亚州州的研究人员解决了一个复杂的科学家几十年来的复杂问题，直到现在。

海水淡化膜从水中取出盐和其他化学品，这是对社会健康的一种过程，为农业，能源生产和饮酒清洁数十亿加仑水。这个想法似乎很简单 - 通过咸水，清洁水掉了另一边 - 但它包含科学家仍在想要理解的复杂复杂性。

研究团队与杜邦水解决方案合作，解决了这个神秘的一个重要方面，打开了门，以降低清洁水产的成本。研究人员确定脱盐膜的密度和质量分布不一致，可以抵押它们的性能。纳米尺寸的均匀密度是增加这些膜可以产生多少清洁水的关键。

“Revered Osmosis膜广泛用于清洁水，但仍然有很多我们对他们不了解，”UT AUSTIN部的副教授（Cenu）合作社，他联合领导这个调查。“我们不能真正地说水域如何通过它们，所以过去40年的所有改进都基本上已经在黑暗中完成。”

调查结果于2020年12月31日发表于科学。

本文的文献造成30％-40％测试的膜的效率提高，这意味着它们可以清洁更多的水，同时使用显着更少的能量。这可能导致对清洁水和降低水费进行杀人家庭和大型用户的进入。

反渗透膜通过向一侧施加到咸饲料溶液上的工作。矿物质留在水中留在那里。虽然比非膜脱盐过程更有效，但研究人员表示，它仍然需要大量的能量，提高膜的效率可以减少这种负担。

过滤膜的密度，即使在原子尺度上，也可以极大地影响可以产生多少清洁水。

“淡水管理正处于全球范围内至关重要的挑战，”宾夕法尼亚州立道国的化学工程教授恩里克·戈麦斯说。“干旱，干旱–随着恶劣天气模式的加剧，预计这个问题将变得更加严重。清洁水可用性，特别是在低资源领域，这是至关重要的。“

国家科学基金会和杜邦，使得众多海水淡化产品提供资金。当杜邦研究人员发现较厚的膜实际证明是更渗透的时，种植种子。这是一个惊喜，因为传统的知识是厚度会减少水可以流过膜的量。

纸业合作社凯恩·伯克基州化学工程中的普恩州立研究生，站在扫描电子显微镜前面，允许研究人员检查膜中的致密口袋如何阻碍有效的水过滤努力。

该团队与Dow Water Solutions有关，现在是杜邦的一部分，2015年在“水上峰会”Kumar组织，他们渴望解决这个神秘。该研究团队还包括来自爱荷华州立大学的研究人员，在Penn状态的材料表征实验室中使用最先进的电子显微镜开发了纳米镜片膜结构的3D重建。它们模拟了路径水，通过这些膜来预测基于结构可以清洁有效的水。德克萨斯高级计算中心的Greg Foss有助于可视化这些模拟，并且大部分计算都在Stumpede2，TACC的超级计算机上进行。

读取海水淡化突破最大化流动以便更便宜的水过滤，更多关于该研究。

参考：Tyler E. Culp，Biswajit Khara，Kaitlyn P. Brickey，Michael Geitner，Tawanda J.Zimudzi，Jeffrey D. Wilbur，Steven D.Jons，Abhishek Roy，Mou Paul撰写的“内部不均匀性的纳米尺度控制增强了脱盐膜中的水传输，Baskar Ganapathysubramanian，Andrew L.Zydney，Manish Kumar和Enrique D.Gomez，2020年12月31日，科学。
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