Een membraan gemaakt van poreuze koolstofvezelstructuren gekweekt op een poreus keramisch substraat is efficiënter in het filteren van zeewater dan bestaande vergelijkbare membranen.

Geconstrueerde poreuze membranen kunnen helpen om zoet water terug te winnen uit zwaar vervuild grondwater en zeewater, die van cruciaal belang is in ontwikkelingslanden en droge omgevingen zoals het Arabische schiereiland. Conventionele waterontziltingsprocessen zijn afhankelijk van polymeermembranen. Echter, als deze membranen een zeer goede zoutafstoting bereiken, ze kunnen de noodzakelijke hoge zoetwaterflux niet halen.

Zhiping Lai en collega's van KAUST hebben koolstof-composietmembranen ontwikkeld die bestaan ​​uit een netwerk van koolstofvezels afgezet op een poreuze, holle keramische buis. Deze membranen zijn "de eerste die kunnen worden gebruikt in alle drie op membraan gebaseerde ontziltingsprocessen, namelijk membraandestillatie, omgekeerde osmose en voorwaartse osmose, ", zegt Lai. Deze membranen kunnen tegelijkertijd al het zout afstoten en grote hoeveelheden zoet water door hun nanoscopische poriën laten terwijl ze weinig energie verbruiken. De waterfluxen zijn tot 20 keer hoger dan voor commerciële membranen.

Deze resultaten zijn afkomstig van een uniek grensvlakzoutzeefeffect, die verschilt van een oplossing-diffusiemechanisme waargenomen in polymeermembranen, legt Lai uit. De ene kant van het membraan is ondergedompeld in zout water, terwijl de andere in contact is met zoet water, het creëren van een opening tussen twee vloeistofoppervlakken. "Water verdampt uit het zoute water en gaat snel door de koolstofspleet voordat het condenseert aan de zoetwaterzijde. Dankzij de uitstekende thermische geleidbaarheid van koolstofvezels, de meeste energie kan worden teruggewonnen, die het energieverbruik met meer dan 80 procent vermindert, " voegt Lai toe.