Nanoporowaty grafen – nowy materiał do wytwarzania półprzepuszczalnych membran

Abstrakt

W ostatnich dziesięcioleciach pojawiło się wiele nowych i obiecujących materiałów (np. nanorurki węglowe, nanoporowaty grafen i tlenek grafenu), które mogą zostać wykorzystane w produkcji membran o dużej efektywności odsalania wody i oczyszczania ścieków. W artykule przedstawiono metody syntezy membran kompozytowych opartych na grafenie, ich właściwości i możliwości aplikacyjne. Omówiono również funkcje chemiczne i fizyczne grafenu oraz jego pochodnych, które wpływają na efektywność odsalania wody i właściwości anty-foulingowe. Przedstawiono metody funkcjonalizacji grafenu i jego pochodnych, zwiększające stabilność warstwy aktywnej, retencję soli, przepuszczalność wody, oraz mechanizm transportu jonów i zmniejszania foulingu. Membrany wykonane z tych materiałów pozwalają na osiągnięcie znacznie wyższego strumienia wody/permeatu niż stosowane obecnie poliamidowe cienkowarstwowe membrany kompozytowe do RO. Przedstawiono również aktualny stan wiedzy oraz wyzwania jakie należy rozwiązać w wytwarzaniu nanokompozytowych membran z grafenu i jego pochodnych.