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Jul 21, 2023

홍합

2023년 8월 3일 이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

2023년 8월 3일

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

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배스 대학교

엔지니어들은 재사용이 가능하도록 폐수 내의 화학 물질을 효과적으로 분리하는 새로운 종류의 막을 개발했으며, 이를 통해 산업계가 지속 가능성을 향상시키는 동시에 폐수에서 귀중한 부산물과 화학 물질을 추출할 수 있는 새로운 기회를 제시했습니다.

폐수 처리에 사용하기 위해 개발된 TFC NPM으로 알려진 박막 복합 나노다공성 막은 물에서 염분과 기타 화학 성분을 분리하는 "전례 없는" 능력을 보여주며, 다양한 범위에서 물을 보다 지속 가능한 처리 및 관리할 수 있게 해줍니다. 산업의.

8월 3일 Nature Water에 발표된 연구 논문은 막의 성능을 자세히 설명하고 홍합에서 영감을 얻은 독특한 특성이 어떻게 제약, 석유 및 가스와 같은 산업 내에서 보다 지속 가능한 물 관리를 위한 길을 열 수 있는지 설명합니다. , 섬유 및 식품 가공. 이 논문은 영국 바스대학교(University of Bath)의 학자들과 중국, 한국, 싱가포르, 호주 및 벨기에에 기반을 둔 동료들이 저술했습니다.

그들은 막이 전류 하에서 막을 통해 한 용액에서 다른 용액으로 이온을 전달함으로써 물을 처리하는 공정인 전기투석에 사용되는 전류 등가물을 대체할 수 있다고 말합니다. 기존 분리막은 가격이 비싸고 90~95%의 분리 효율을 달성할 수 있습니다. 새로운 연구의 저자들은 새로운 TFC NPM이 더 적은 비용으로 더 적은 에너지를 사용하면서 99% 이상의 효율성으로 이를 크게 개선할 수 있다고 말합니다.

바스대학교 화학공학 강사이자 논문 저자 중 한 명인 Ming Xie 박사는 이 막이 폐수 처리에 대한 생각의 전환을 가져올 수 있다고 말했습니다. 그는 “전통적으로 많은 산업계에서는 자신들이 배출하는 폐수를 사업에 꼭 필요한 비용인 영업폐수로 간주해왔다.

"우리가 만든 멤브레인과 같은 기술은 폐수 처리에 필요한 에너지를 줄임으로써 탄소 배출을 낮추는 동시에 화학 물질, 염분, 에너지, 바이오매스 및 영양분과 같은 구성 요소를 효율적으로 분리하는 방법을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 고부가가치 부산물로 재사용합니다."

연구자들은 멤브레인 표면의 코팅을 설계할 때 홍합에서 영감을 얻었습니다. 이 코팅은 홍합이 배설하여 젖은 상태에서 바위나 나무에 달라붙는 데 사용하는 화합물인 고분자 폴리에틸렌이민(PEI)과 폴리도파민(PDA)으로 구성됩니다. 코팅의 끈적임으로 인해 멤브레인의 선택성이 높아져 물은 통과할 수 있지만 다른 화합물과 유기 물질은 차단됩니다. 이 다단계 공정을 통해 물의 여과가 향상되고 화학물질을 개별적으로 분류(또는 분리)하는 매우 효율적이고 저에너지 방법이 가능해졌습니다.

전기투석은 여러 응용 분야(이 경우 염도가 높은 폐기물 흐름 관리)에 적용할 수 있는 기술입니다. 전기투석 과정에서 전위는 별도의 반투과성 합성막을 통해 용해된 염의 양이온과 음이온을 구동하는 데 사용됩니다.

테스트 중에 연구원들은 PDA/PEI 코팅 멤브레인의 전기 구동 여과 성능을 입증하기 위해 세프트리악손 나트륨, 세포탁심 나트륨, 카르베니실린 디소듐 및 암피실린 나트륨 등 4가지 항생제를 사용했습니다. 이 멤브레인은 바닷물 용액(물, 염화나트륨)에서 항생제 제거에 있어 전례 없이 높은 회수 효율을 보여 99.3% 이상의 담수화 효율과 99.1% 이상의 항생제 회수율을 보였다.