Das MIT-Forschersystem zeigt die Fasern der Filtermembran in Rot und die darauf angesammelten öligen Tröpfchen in Grün. MIT
Es ist leicht zu erkennen, dass sich Wasser und Öl nicht gut vermischen. Sie können beispielsweise einen Ölteppich in einer Pfütze sehen oder beim Waschen von schmutzigem Geschirr gegen eine Schmutzschicht kämpfen.
Aber so schwer sie zu mischen sind, es ist auch sehr schwierig, sie vollständig zu trennen, was beim Reinigen nützlich wäre. Ölverschmutzung Zum Beispiel. Der Versuch, diese beiden Elemente zu trennen, führt häufig zu Membranen, die verstopfen oder „verschmutzen“.
Neue Forschung vom MIT könnte ein Werkzeug zur Entwicklung besserer Membranmaterialien sein, die Verschmutzungen widerstehen oder sie verhindern können.
Die Reinigung von Wasser, das von Ölen beeinflusst wurde, ist ein wesentlicher Bestandteil vieler industrieller Prozesse, einschließlich Erdölraffinierung, Lebensmittelverarbeitung und Metallveredelung. Wasser, das unbehandelt ist und Rückstände hinterlässt, kann die Ökosysteme stark schädigen.
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Filtrationsmaterialien leicht verschmutzt
Wasser reinigen kann viele Formen annehmen ändert sich jedoch abhängig von der Art der Ölverschmutzung, der Abwassermenge und der Größe der Öltröpfchen. Wenn das Öl emulgiert oder mit dem Wasser kombiniert wurde, besteht eine effiziente Möglichkeit, es zu reinigen, darin, das Wasser durchzulassenMembranen, die die Öltröpfchen herausfiltern.
Die Membranen verfangen sich jedoch schnell mit den Öltröpfchen und erfordern selbst eine schwierige und zeitaufwändige Reinigung.
Die neue Bildgebungsforschung der MIT-Absolventen Yi-Min Lin und Chen Song sowie des Professors für Chemieingenieurwesen Gregory Rutledge könnte die Suche nach Materialien mit geringen Verschmutzungseigenschaften viel schneller und effektiver machen. Filtrationsmembranen waren bisher notorisch schwierigprüfen.
„Die Entwicklung neuer Membrantypen ist sehr aufwändig, aber wenn sie in Betrieb genommen werden, möchten Sie sehen, wie sie mit dem kontaminierten Wasser interagieren, und sie eignen sich nicht für eine einfache Untersuchung. Sie sind normalerweise so konzipiertEs ist sehr schwierig, so viel Membranfläche wie möglich einzupacken und nach innen schauen zu können “, sagt Rutledge.
Laser erstellen ein 3D-Bild
Die neue Technik verwendet konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie. Dies wird durch zwei Laser erreicht, die über das Material scannen und an denen sich die beiden Strahlen kreuzen, ein Material, das mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert ist.
Das Forscherteam verwendete zwei verschiedene Fluoreszenzfarbstoffe, einen zum Markieren des öligen Materials in der Flüssigkeit und einen zum Markieren der Fasern in der Filtrationsmembran.
Dadurch konnten die Materialien nicht nur über ihre Oberfläche, sondern auch in ihre Tiefe gründlich gescannt werden. Das Ergebnis ist ein vollständiges 3D-Bild der Art und Weise, wie die Öltröpfchen in der Membran verteilt sind.
Dies stellt einen großen Durchbruch bei der Analyse von Materialien dar. Bis jetzt waren laut Rutledge „Methoden zur Abbildung von Porenräumen in Membranen ziemlich grob.“
Bisher basierte die Filterfähigkeit eines Materials nur auf Durchflussraten und Druckänderungen durch das Material, wobei Informationen über die Ansammlung von öligem Material in den Poren des Materials ignoriert wurden.
Materialdesign verbessert
Mit dem neuen Verfahren sagt er: „Jetzt können Sie tatsächlich die Geometrie messen, ein dreidimensionales Modell erstellen und das Material detailliert charakterisieren. Neu ist also, dass wir wirklich sehen können, wie die Trennung stattfindetdiese Membranen. ”
Die Forschung wird bessere Kenntnisse über die Verwendung und Entwicklung von Filtermaterialien liefern, die in anderen Szenarien außerhalb der Reinigung von öligem Wasser angewendet werden können.