Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie, ongeveer 785 miljoen mensen over de hele wereld hebben geen schoon drinkwater. Ondanks de enorme hoeveelheid water op aarde, het meeste is zeewater en zoet water maakt slechts ongeveer 2,5% van het totaal uit. Een van de manieren om te zorgen voor schoon drinkwater is het ontzilten van zeewater. Het Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) heeft de ontwikkeling aangekondigd van een elektrospun nanovezelmembraan met stabiele prestaties om zeewater om te zetten in drinkwater door middel van een membraandestillatieproces.

Membraanbevochtiging is het meest uitdagende probleem bij membraandestillatie. Als een membraan bevochtiging vertoont tijdens membraandestillatie, het membraan moet worden vervangen. Progressieve membraanbevochtiging is vooral waargenomen bij langdurige operaties. Als een membraan volledig nat wordt, het membraan leidt tot inefficiënte membraandestillatieprestaties, terwijl de voeding door het membraan stroomt, wat leidt tot permeaat van lage kwaliteit.

Een onderzoeksteam in KICT, geleid door Dr. Yunchul Woo, heeft coaxiale elektrospun nanovezelmembranen ontwikkeld die zijn vervaardigd door een alternatieve nanotechnologie, dat is elektrospinnen. Deze nieuwe ontziltingstechnologie laat zien dat het de potentie heeft om het zoetwatertekort in de wereld op te lossen. De ontwikkelde technologie kan bevochtigingsproblemen voorkomen en ook de stabiliteit op lange termijn in het membraandestillatieproces verbeteren. Een driedimensionale hiërarchische structuur moet worden gevormd door de nanovezels in de membranen voor een hogere oppervlakteruwheid en dus een betere hydrofobiciteit.

De coaxiale elektrospintechniek is een van de meest gunstige en eenvoudige opties om membranen te fabriceren met driedimensionale hiërarchische structuren. Het onderzoeksteam van Dr. Woo gebruikte poly(vinylideenfluoride-co-hexafluorpropyleen) als kern en silica-aerogel gemengd met een lage concentratie van het polymeer als omhulsel om een ​​coaxiaal composietmembraan te produceren en een superhydrofoob membraanoppervlak te verkrijgen. In feite, silica-aerogel vertoonde een veel lagere thermische geleidbaarheid in vergelijking met die van conventionele polymeren, wat leidde tot een verhoogde waterdampflux tijdens het membraandestillatieproces als gevolg van een vermindering van geleidende warmteverliezen.

De meeste onderzoeken met elektrospun nanovezelmembranen in membraandestillatietoepassingen duurden minder dan 50 uur, hoewel ze een hoge waterdampfluxprestatie vertoonden. Integendeel, Het onderzoeksteam van Dr. Woo paste het membraandestillatieproces toe met behulp van het gefabriceerde coaxiale elektrospun nanovezelmembraan gedurende 30 dagen, dat is 1 maand.

Het coaxiale elektrospun nanovezelmembraan voerde een zoutafstoting van 99,99% uit gedurende 1 maand. Op basis van de resultaten, het membraan functioneerde goed zonder problemen met bevochtiging en vervuiling, vanwege de lage glijhoek en thermische geleidbaarheidseigenschappen. Temperatuurpolarisatie is een van de belangrijke nadelen bij membraandestillatie. Het kan de prestaties van de waterdampflux tijdens membraandestillatie verminderen als gevolg van geleidende warmteverliezen. Het membraan is geschikt voor langdurige membraandestillatietoepassingen omdat het verschillende belangrijke kenmerken bezit, zoals:lage glijhoek, lage thermische geleidbaarheid, het vermijden van temperatuurpolarisatie, en minder bevochtigings- en vervuilingsproblemen terwijl de superverzadigde hoge waterdampfluxprestaties behouden blijven.

Het onderzoeksteam van Dr. Woo merkte op dat het belangrijker is om een ​​stabiel proces te hebben dan een hoge waterdampfluxprestatie in een commercieel verkrijgbaar membraandestillatieproces. Dr. Woo zei:"Het coaxiale elektrospun nanovezelmembraan heeft een sterk potentieel voor de behandeling van zeewateroplossingen zonder te lijden aan bevochtigingsproblemen en kan het geschikte membraan zijn voor membraandestillatietoepassingen op pilootschaal en op echte schaal."