С незапамятных времен моряки знают печальную поговорку: «вода, вода, кругом вода, но нет ни капли для питья». Речь идет о том, что морскую воду категорически нельзя пить. С древних времен проблема пресной воды из чисто флотской стала общемировой.
На сегодняшний день существует несколько способов опреснения воды и одна из них – это мембранная дистилляция. Суть ее состоит в том, что разогретая морская вода, проходя через специальную мембрану, становится пресной и холодной.
Обладая гидрофобными свойствами, мембрана не пропускает жидкую воду, зато ее поры свободно пропускают водяной пар с «горячей» стороны. Благодаря перепаду давления, пар, оказавшись на «холодной» стороне, конденсируется и превращается в пресную воду.
Однако здесь существует проблема засоления и загрязнения мембраны, что резко снижает ее гидрофобность, а в дальнейшем – и полностью выводит из строя.
Команда исследователей из Корейского института гражданского строительства и строительных технологий (KICT) усовершенствовала мембрану с помощью процесса электроспиннинга. При нем заряженные нановолокна вытягиваются из сопел экструдеров 3D-принтеров за счет электрической силы. Ученые использовали так называемый коаксиальный электроспиннинг, при котором два различных материала – полимер PVDF-HFP и кремнеземный аэрогель – смешиваются в процессе трехмерной печати.
Шероховатая поверхность отталкивает воду, при этом аэрогель, выполняя функцию теплоизолятора, задерживает горячую воду и препятствует нагреванию холодной. Образующаяся разница в давлении пара заставляет мембрану работать более эффективно.
В ходе 30-дневного тестирования новая мембрана отфильтровала 99,99 % солей, что намного эффективнее традиционных нановолоконных мембран, которые выходили из строя уже через 50 часов непрерывного использования.