Хотя обратный осмос является относительно энергоэффективной формой опреснения морской воды, он, тем не менее, становится менее эффективным из-за проблемы, известной как биообрастание. Однако новое мембранное покрытие может решить проблему биообрастания как никогда раньше.

Примечание: О́смос — самопроизвольный перенос растворителя через полупроницаемую мембрану, не пропускающую растворённое вещество, и разделяющую два раствора одного и того же вещества с различными концентрациями, либо чистый растворитель и раствор. Википедия

Проще говоря, обратный осмос предполагает использование высокого давления для проталкивания морской воды через полупроницаемую мембрану. Эта мембрана фильтрует соль из воды, но бактерии и другие микробы также постепенно накапливаются на ее поверхности. Со временем эти микроорганизмы образуют слизистую биопленку, которая делает мембрану менее проницаемой. Как результат, требуется больше энергии, чтобы протолкнуть воду.

И хотя уже существуют мембранные покрытия, которые помогают уменьшить биообрастание, многие из них содержат токсичные химические вещества, которые связывают их с мембраной. Эти химические вещества в конечном итоге попадают в море.

Дополнительно, по словам ученых из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы Саудовской Аравии (KAUST), такие покрытия не устраняют полностью биопленки. Это ограничение побудило исследователей разработать нетоксичное «полиэлектролитное» покрытие.

Оно вводится в виде жидкости в поток неочищенной морской воды и связывается с поверхностью мембраны за счет электростатических взаимодействий, поэтому никаких химических веществ не требуется.

Как только на образовавшемся покрытии образуется непроходимая биопленка, через систему опреснения пропускают с повышенной скоростью высокосолевой раствор. Это вызывает отслоение покрытия от мембраны, которое распадается на части и уносит с собой всю биопленку. Затем наносится новое покрытие.

мембраны
При нанесении на мембрану обратного осмоса (серая) многослойное покрытие может периодически удаляться, унося накопившуюся биопленку (коричневая) вместе с ней.

В лабораторных испытаниях после того, как процесс удаления биопленки был выполнен, мембрана, покрытая полиэлектролитом, показала в два раза более высокую скорость потока жидкости, чем необработанная контрольная мембрана.

Исследование проводит аспирантка Мария Фернанда Нава Окампо, под руководством профессора Йоханнеса Фроувенвельдера. Это описано в статье, недавно опубликованной в журнале Desalination.

(Visited 1 times, 12 visits today)