Een membraan gemaakt van blokpolymeren heeft de aanpasbare en uniforme poriegroottes die nodig zijn voor het filteren of terugwinnen van bepaalde stoffen uit afvalwater, zeggen onderzoekers in een recensie gepubliceerd in npj Schoon water .

Sommige delen van de wereld hebben een toenemende behoefte om drinkbaar water te genereren uit afvalwater als gevolg van overmatige chemische lozing in typische waterbronnen of gebrek aan regenval. Onderzoekers van de Purdue University en de University of Notre Dame zijn van mening dat een blokpolymeermembraan niet alleen de ontzilting en filtratie van afvalwater kan verbeteren, maar zou ook kunnen worden gebruikt in toekomstige hybride waterbehandelingsprocessen die tegelijkertijd stoffen voor andere doeleinden terugwinnen.

"De huidige nanofiltratiemembranen die voor ontzilting worden gebruikt, hebben de neiging om dingen te scheiden op basis van grootte en elektrostatische interacties, maar geen chemische identiteit, " zei Bryan Boudouris, Purdue's Robert en Sally Weist universitair hoofddocent chemische technologie. "Als we om te beginnen het juiste membraan afstemmen op de juiste toepassing, dan wordt er minder energie verbruikt."

Een probleem met nanofiltratiemembranen zijn onregelmatige poriegroottes die de neiging hebben om te veel van een stof in het gefilterde water toe te laten. Vanwege sterke covalente bindingen die de blokken van verschillende polymeren in een blokpolymeermembraan met elkaar verbinden, gaten op nanoschaal in tegenstelling tot gaten op macroschaal vormen zich tussen de polymeren. Dit resulteert in een dichter patroon van kleinere poriën van dezelfde grootte door het hele membraan, die ingenieurs kunnen aanpassen om het binnendringen van een verscheidenheid aan deeltjes te voorkomen.

Blokpolymeren pakken ook het feit aan dat verschillende stoffen door chemische eigenschappen anders op membranen reageren. Het derde blok wijzigen, die de binnenkant van een porieopening bekleedt, trekt bepaalde moleculen aan boven andere.

"Het derde blok is iets dat we redelijk goed kunnen beheersen en, Hopelijk, dat is uiteindelijk het beheersen van de afstoting of absorptie van dingen in het water of de vloeistof die je wilt verwijderen, " zei David Corti, Purdue hoogleraar chemische technologie.

De mogelijkheid om de poriegrootte en chemie aan te passen betekent dat blokpolymeermembranen effectiever waardevolle hulpbronnen kunnen terugwinnen, zoals goud en zilver, en zware metalen die op een bepaalde manier moeten worden verwijderd of voor ander gebruik moeten worden ingezameld, zei Boudouris.

Door dit te doen, de membranen zouden ideaal zijn voor eventuele hybride waterbehandelingsprocessen, die water ontzilten, voedingsstoffen terugwinnen en metalen opvangen.

"In toekomstige hybride processen, een ontziltingsstap kan een laatste afwerkingsstap zijn om drinkwater te produceren nadat verschillende stroomopwaartse stappen zijn gebruikt om materiaal of energie uit een stroom afvalwater terug te winnen, " zei Willem Filip, Universitair hoofddocent chemische en biomoleculaire engineering aan de Universiteit van Notre Dame.

Hoewel blokpolymeermembranen iets duurder zouden zijn om te produceren dan nanofiltratiemembranen, hun veerkracht en vermogen om de chemische eisen voor membraanreiniging te verminderen, betekenen minder kapitaalinvesteringen en minder impact op het milieu.

"Als het potentieel van blokpolymeermembranen voor ontziltingstoepassingen kan worden gerealiseerd, en deze membranen zijn selectiever en veerkrachtiger dan de huidige state-of-the-art ontziltingsmembranen, hun hogere kosten zouden kunnen worden gecompenseerd door het vermogen om de bedrijfs- en kapitaalkosten van ontzilting te verlagen, ' zei Filip.

De multifunctionaliteit van een blokpolymeer beperkt zich niet tot waterzuiveringsinstallaties; backpackers zouden deze membranen ook kunnen gebruiken tijdens wandeltochten.

"Filters die door backpackers worden gebruikt, zijn uitgerust met een verscheidenheid aan verschillende soorten membranen die op maat kunnen worden geselecteerd, zodat blokpolymeerfilms kunnen worden gebruikt als mogelijke vervangingen, ' zei Filip.