Graphen-Wasserfilter macht Whisky klar

Das Forschungsteam um Professor Rahul Nair vom National Graphene Institute und der School of Chemical Engineering and Analytical Science an der Universität von Manchester hat diese Membran so zugeschnitten, dass alle Lösungsmittel passieren können, ohne die Fähigkeit, kleinste Partikel auszusieben, einzubüssen. In den neu entwickelten ultradünnen Membranen werden Graphenoxidschichten so zusammengesetzt, dass während des Zusammenbaus gebildete Pinholes durch Graphen-Nanokanäle miteinander verbunden werden, wodurch ein atomares Sieb entsteht, das den grossen Fluss von Lösungsmitteln durch die Membran ermöglicht. Diese neue Forschung ermöglicht die Erweiterung der Anwendungen von Membranen auf Graphenbasis, von der Meerwasserentsalzung bis zur organischen Lösungsmittel-Nanofiltration (OSN). Im Gegensatz zur Meerwasserentsalzung, die Salze von Wasser trennt, trennt die OSN-Technologie geladene oder ungeladene organische Verbindungen von einem organischen Lösungsmittel.

Zum Beispiel demonstrierten die Manchester-Wissenschaftler, dass Graphenoxidmembranen entworfen werden können, die verschiedene organische Farbstoffe, so klein wie ein Nanometer und in Methanol gelöst, vollständig zu entfernen mögen. Prof. Nair sagte: "Nur zum Spass haben wir sogar Whisky und Cognac durch die Graphenoxidmembran gefiltert. Die Membran liess den Alkohol durch, entfernte aber die grösseren Moleküle, welche die Bernsteinfarbe ergaben. Der klare Whisky riecht ähnlich wie der Original-Whisky, aber wir dürfen ihn nicht im Labor trinken, trotzdem war es ein lustiges Experiment am Freitagabend! " Die neu entwickelten Membranen filtern nicht nur kleine Moleküle heraus, sondern erhöhen auch die Filtrationseffizienz durch Erhöhung der Lösungsmittelflussrate. Prof. Nair fügte hinzu: "Bei der chemischen Trennung geht es um Energie, verschiedene chemische Trennverfahren verbrauchen etwa die Hälfte des industriellen Energieverbrauchs. Jeder neue effiziente Trennprozess minimiert den Verbrauch von Energie, die derzeit stark gefragt ist. Bis zum Jahr 2030 soll die Welt 60% mehr Energie verbrauchen als heute. " Dr. Su, der das Experiment leitete, fügte hinzu: "Die entwickelten Membranen sind nicht nur zum Filtern von Alkohol nützlich, sondern die präzise Siebgrösse und der hohe Fluss eröffnen neue Möglichkeiten, Moleküle aus verschiedenen organischen Lösungsmitteln für die chemische und pharmazeutische Industrie zu trennen. Diese Entwicklung ist besonders wichtig, da die meisten auf Polymer basierenden Membranen in organischen Lösungsmitteln instabil sind, während die entwickelte Graphenoxidmembran sehr stabil ist.

Graphenoxidmembranen, die am Nationalen Graphen-Institut entwickelt wurden, haben breite Aufmerksamkeit für Wasserfiltrations- und Entsalzungsanwendungen auf sich gezogen und bieten eine mögliche Lösung für die Wasserknappheit. Durch die Verwendung ultradünner Membranen ist dies das erste eindeutige Experiment, das zeigt, wie andere Lösungsmittel herausgefiltert werden können, was beweist, dass Potenzial für eine Nanofiltration von organischen Lösungsmitteln besteht. Graphen - das weltweit erste zweidimensionale Material, das für seine vielseitigen Superlative bekannt ist, kann sowohl hydrophob als auch hydrophil, stärker als Stahl, flexibel, biegsam und eine Million mal dünner als ein menschliches Haar sein. Diese Forschung hat die Wahrnehmung verändert, was Graphenoxidmembranen leisten können und wie wir sie nutzen können. Indem wir in der Lage sind, diese Membranen zu entwerfen, um spezifische Moleküle oder Lösungsmittel zu filtern, eröffnen sie neue potentielle Verwendungen, die bisher nicht erforscht wurden.

Quelle: Nano-Magazin