新しいろ過技術により、廃水浄化が強化され、エネルギー効率が向上します

• 新しいタイプのメンブレンは、水から浮遊粒子をろ過するために、標準のメンブレンよりもはるかに低い圧力を必要とします。
• 従来の膜貫通型タンパク質の3倍長持ちし、2倍のエネルギーを節約します。

浄水技術は、バクテリア、菌類、ウイルス、藻類、寄生虫、浮遊粒子などの特定の物質の濃度を低下させます。いくつかの物理的、生物学的、化学的プロセスがあり、過去数十年にわたって、私たちは水を浄化するために紫外線のような電磁放射を使用してきました。

飲用、化学、工業用途向けの水のろ過と処理のプロセスは、米国の総電力消費量の約13％を占めており、年間2億9千万トンの二酸化炭素が大気中に放出されています。これを文脈に当てはめると、これは世界中のすべての人間の合計重量に相当します。

水を浄化するために、通常、水は小さな細孔のある膜を通過します。これらの細孔のサイズは、水分子よりも大きい不純物や粒子をろ過するのに十分小さいです。これらの膜は目詰まりにより「摩耗」する傾向があるため、水分子を押し出すにはより高い電圧が必要であり、目詰まりした膜を交換する必要があり、水処理のコストが増加します。

現在、ハーバード大学の研究者は、水から浮遊粒子をろ過するために従来の膜よりもはるかに低い圧力を必要とする新しいタイプの膜を開発しました。彼らはそれを液体ゲート膜（LGM）と呼んでいます。 （エネルギー消費の点で）2倍の効率があり、既存の膜の3倍長持ちします。

LGMは、さまざまな水処理環境で使用できるため、ガスや石油の掘削など、大規模な産業プロセスの電力消費とコストを削減できます。

どのように機能しますか？

すべての液体ゲート膜は、「閉じた」相で細孔を満たし、密封する特殊な液体でコーティングされており、可逆ゲートとして機能します。 （水をろ過するために）圧力を加えると、膜の細孔内の液体が端に向かって引きずられ、開いた細孔を形成します。これは、特定のガスまたは液体を通過させるように構成できます。

参照：AIP | doi：10.1063 / 1.5047480 |ハーバード大学

これにより、液体の表面が滑りやすくなることによる膜の「摩耗」が防止されます。また、LGMはさまざまな液体混合物から標的物質を分離できるため、工業用液体処理に使用できます。

標準およびゲート膜の膜貫通圧力（TMP）|研究者の礼儀

LGMを作成するために、研究者は従来のフィルター膜の小さなディスク（25 mm）に、航空業界で30年以上使用されている特殊な液体潤滑剤であるパー​​フルオロポリエーテルを注入しました。

テストとアプリケーション

研究者は、ベントナイト粘土を水中で混合し、適切な圧力を加えることによってLGMの細孔を通過させました。次に、結果を従来のメンブレンと比較しました。

液体ゲート膜は、従来の膜よりもはるかに遅れて摩耗の兆候を示しました。膜に堆積した物質を手動で除去するプロセスが必要になる前に、未処理の膜より3倍長く水を効果的にろ過しました。また、ろ過中に膜に集まるナノクレイが60％少なくなりました。

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ろ過を開始するために、LGMは16％少ない圧力を必要とし、より多くのエネルギーを節約します。これにより、繊維、石油化学、バイオ医薬品製造、食品および飲料の加工など、さまざまな業界で使用される水処理メカニズムのろ過率が向上する可能性があります。