Ученые нашли ключевой принцип работы фильтрующих воду мембран
Современные опреснительные мембраны довольно эффективны, но до сих пор не были понятны некоторые детали их работы. Ученые выяснили, что влияет на эффективность мембран и показали, как повысить этот показатель на треть
Опреснительные мембраны позволяют эффективно фильтровать воду. Нужно лишь создать достаточное давление, чтобы протолкнуть через них воду. Несмотря на то, что это достаточно простой процесс, оставались трудности, которые не позволяли повысить эффективность таких мембран.
Ученые трех американских университетов использовали мультимодальную электронную микроскопию, при которой визуализация с разрешением менее нанометра сочетается с методами анализа химического состава. Это позволило определить, что плотность опреснительных мембран непостоянна.
Исследователи нанесли на карту изменения плотности полимерной пленки в трех измерениях с пространственным разрешением около одного нанометра — меньше половины диаметра нити ДНК. Эта карта показала, как распределение плотности поверхности мембран влияет на их эффективность.
Исследователи обнаружили, что толщина материала мембраны не имеет такого большого значения, как очень плотные наноразмерные области — так называемые «мертвые зоны». Авторы показали, что равномерное распределение плотности мембраны более важна для фильтрации, чем ее толщина. Результаты исследования могут помочь увеличить эффективность мембран на 30-40%. Это позволит очищать больше воды, потребляя меньшее количество энергии, что сэкономит львиную долю энергозатрат современных опреснительных систем.