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Eine Partnerschaft zwischen der Universität Manchester und der Khalifa University of Science and Technology in Abu Dhabi hat Membranen auf Graphenbasis entwickelt, um Salze aus dem Wasser zu entfernen.
In den letzten Jahren war es angesichts der Verknappung der Süßwasserressourcen, der wachsenden Weltbevölkerung und des Klimawandels dringend erforderlich, nicht nur unseren heutigen, sondern auch künftigen Wasserbedarf zu decken.
Das Forscherteam, das kürzlich im Journal of Membrane Science, dem dritten Papier des Projekts, veröffentlicht wurde, arbeitet an der Bewältigung einer der größten Herausforderungen der Welt - der Wasserknappheit.
Die derzeit beliebteste Methode zur Wasserentsalzung ist die sogenannte Umkehrosmose, bei der große Mengen Wasser durch eine Membran gedrückt werden müssen, um die im Wasser enthaltenen Salze zu entfernen.
Diese Methode ist besonders nützlich, wenn ein hoher Salzgehalt vorliegt, jedoch sind effizientere Methoden für Gewässer mit einem niedrigeren Salzgehalt erforderlich, die als Brackwasser bezeichnet werden.
Das Forscherteam hat neue ionenselektive Membranen entwickelt, die Graphenoxid enthalten und zur Entsalzung von Elektromembranen wie der Elektrodialyse und der kapazitiven Entionisierung von Membranen eingesetzt werden.
Mit einer Reihe von Membranen können die Ionen im Salzwasser durch ein elektrisches Feld ausgetrieben werden, wodurch sauberes Wasser erreicht wird.
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Diese Zusammenarbeit ermöglicht es uns, sowohl Membranen zu entwickeln, die positiv geladene Ionen mögen, als auch Membranen, die negativ geladene Ionen mögen. Gemeinsam bieten sie aufregende Möglichkeiten, um das globale Ziel von sauberem Wasser für alle zu erreichen
Professor Peter Budd, Professor für Polymerchemie
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Durch die Einbeziehung von Nanomaterialien wie Graphen werden die in den Systemen verwendeten Polymere aufgrund der mechanischen Festigkeit des 2D-Materials erheblich verbessert.
Graphen ist das erste zweidimensionale Material der Welt. Es ist leitfähiger als Kupfer und eine Million Mal dünner als ein menschliches Haar. Es ist sogar in der Lage, die perfekte Barriere gegen Flüssigkeiten und Gase, einschließlich Helium, zu bilden - das am schwersten zu blockierende Gas.
Peter Budd, Professor für Polymerchemie an der Universität von Manchester, sagte: „Diese Zusammenarbeit ermöglicht es uns, sowohl Membranen zu entwickeln, die positiv geladene Ionen mögen, als auch Membranen, die negativ geladene Ionen mögen. Gemeinsam bieten sie aufregende Möglichkeiten, das globale Ziel von zu erreichen sauberes Wasser für alle “.
Professor Linda Zou von der Khalifa Universität für Wissenschaft und Technologie sagte: „Wir haben die elektrostatisch gekoppelte Graphenoxid-Nanokomposit-Kationenaustauschmembran hergestellt, bei der alle Ionenaustauschgruppen durch ionisch leitende Nanomaterialien bereitgestellt werden. Die Zusammenarbeit zwischen zwei Teams hat sich gegenseitig in komplementären Aspekten der Forschung hervorragend unterstützt und zu positiven Forschungsergebnissen geführt, und weitere werden folgen. “
Dr. Gyorgy Szekely von der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie sagte: „Die Anwendung von Nanokompositen auf Graphenbasis ermöglichte es uns, die Eigenschaften von Ionenaustauschermembranen zu kontrollieren und zu verbessern. Die in dieser Zusammenarbeit entwickelten neuartigen Trennmaterialien zur Entsalzung haben das Potenzial, die Effizienz zu steigern und damit die Kosten der Elektromembranprozesse zur Erzeugung von sauberem Wasser zu senken. Unsere vorherige gemeinsame Veröffentlichung unter dem Flaggschiff des Graphene Engineering Innovation Center wurde auf der Titelseite des Journal of Materials Chemistry A vorgestellt, das das breite wissenschaftliche Interesse an diesem Thema demonstriert. “
Zwischen den beiden Instituten wurde eine Reihe von Kooperationsprojekten eingerichtet, darunter Schaumstoffe auf Graphenbasis mit niedriger Dichte für verschiedene technische Anwendungen, Membranen auf Graphenbasis und mit Tintenstrahl gedruckte Graphensensoren für verschiedene Anwendungen, einschließlich für Energieanwendungen.
Das im Dezember 2018 eröffnete Graphene Engineering Innovation Center ist auf die schnelle Entwicklung und Skalierung von Graphen- und 2D-Materialien spezialisiert. Zusammen mit dem Nationalen Graphen-Institut schaffen die beiden weltweit führenden Zentren ein Innovationsökosystem, mit dem Graphen-Anwendungen von der Grundlagenforschung bis zum fertigen Produkt umgesetzt werden können.
Advanced Materials ist eines der Forschungsziele der Universität Manchester - Beispiele für bahnbrechende Entdeckungen, interdisziplinäre Zusammenarbeit und sektorübergreifende Partnerschaften, die sich mit einigen der größten Fragen des Planeten befassen. #ResearchBeacons
Über die Khalifa Universität für Wissenschaft und Technologie
Die Khalifa-Universität für Wissenschaft und Technologie vereint das Masdar-Institut für Wissenschaft und Technologie, die Khalifa-Universität für Wissenschaft, Technologie und Forschung und das Petroleum Institute zu einer erstklassigen, forschungsintensiven Einrichtung, die weltweit führende und kritische Denker in angewandten Wissenschaften und Ingenieurwissenschaften hervorbringt . Die Khalifa Universität für Wissenschaft und Technologie ist bestrebt, ein Katalysator für das Wachstum von Abu Dhabi und der sich schnell entwickelnden wissensbasierten Wirtschaft der Vereinigten Arabischen Emirate zu sein
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