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Neu erfundener Filter auf Graphenbasis verwandelt Meerwasser in Trinkwasser

Neu erfundener Filter auf Graphenbasis verwandelt Meerwasser in Trinkwasser

Wasser ist das wichtigste Element, das jede Lebensform braucht, um zu existieren. Unser Planet Erde besteht zu rund 71 Prozent aus Wasser. Diese Rohform von H2O ist jedoch aufgrund der darin enthaltenen Salze und anderen Chemikalien nicht verbrauchbar. Ein Forscherteam der Universität Manchester plant, das Problem des bequemen Zugangs zu Trinkwasser zu lösen, indem ein Graphenoxid-Membranfilter entwickelt wird, mit dem Salze und andere organische Materialien auf atomarer Ebene herausgesiebt werden können.

[Bildquelle: Universität von Manchester]

Graphen extrahieren

Theoretisch kommt Graphen in der Natur nicht vor und ist höchst instabil. Eine Möglichkeit zur Extraktion von Graphen besteht in der Verwendung der Sellotape-Methode, bei der eine kleine Menge hochreinen Graphits zwischen einem Stück Klebeband oder Klebeband aufgeklebt und abgezogen wird. Diese Methode ergab, dass die Forscher vom National Graphene Institute (NGI) in Manchester eine einzelne Schicht Graphen aus einer gestapelten Schicht erhielten. Der Graphit wird nach wiederholten Extraktionen zu Tausenden von Schichten verdünnt und erzeugt schließlich eine Schicht, die nur ein oder zwei Atome dick ist.

Diese Graphenoxidmembranen können bei der Verarbeitung von Flüssigkeiten und Gasen hervorragende Barrieren bilden. Sie sind in der Lage, organisches Lösungsmittel aus Wasser zu extrahieren und Wasser aus einem Gasgemisch sehr genau zu entfernen. Die Graphenoxidmembran hat es bisher geschafft, den Durchtritt von Helium zu verhindern, das als das am schwersten zu blockierende Gas gilt.

Die praktischen Anwendungen von Graphen

Graphen ist ein starkes, leichtes und flexibles Material, das eine hervorragende Barriere gegen die kleinsten vorhandenen Atome bildet.

Die von ihnen entwickelte Graphenoxidmembran kann bereits kleine Nanopartikel, organische Moleküle und große Salze herausfiltern. Der aktuelle Zustand dieser Membran ist jedoch nicht zum Sieben von üblichen Salzen geeignet, die in Entsalzungstechnologien verwendet werden, da sie ein viel kleineres Filtrationsniveau erfordern.

Das Wissenschaftlerteam untersucht derzeit Möglichkeiten, wie Graphenmembranen zur Filterung von Schmutzwasser bei der Trennung von Gas- und Entsalzungsprojekten eingesetzt werden können.

Diese Technologie kann auch für industrielle Prozesse praktisch sein. Lebensmittel- und Arzneimittelverpackungen können mit Graphen beschichtet werden, wodurch die Übertragung von Feuchtigkeit und Sauerstoff gestoppt werden kann, sodass Lebensmittel und verderbliche Waren länger frisch bleiben. Die Emission von Kohlendioxid durch Kraftwerke kann auch durch die Verwendung von Graphenmembranen zum Herausfiltern vermieden werden, bevor sie an die Umwelt abgegeben werden.

Graphenes zukünftige Ziele

Nach Schätzungen der Vereinten Nationen werden bis 2025 14% der Weltbevölkerung Schwierigkeiten haben, Zugang zu sauberem Trinkwasser zu erhalten. Die Graphenoxidmembrantechnologie bietet ein großes Potenzial für die bequeme Filterung von rohem, schmutzigem Wasser auf der ganzen Welt. Insbesondere ist diese Technologie ideal für Länder der Dritten Welt, die sich Entsalzungsanlagen im industriellen Maßstab nicht leisten können.

Um für großtechnische Anwendungen geeignet zu sein, wird vom Wissenschaftlerteam eine Graphenoxidmembran entwickelt, die in kleinerem Maßstab gebaut werden kann, um die Technologie für die Masse wirtschaftlich zugänglich zu machen.

Auf das vom Team veröffentlichte Papier kann über Nature Nanotechnology zugegriffen werden.

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Schau das Video: How Seawater Desalination Works (November 2020).