通过膜设计可行的非传统水源

随着气候变化和人口增长对全球水资源的压力越来越大,全球社区正在寻求可持续的方式来从雨水,农业径流和市政废水等非传统来源中收回水。

来源:英国物理学家网首页
nf基于反应性膜及其感知的好处。学分:自然水(2025)。 doi:10.1038/s44221-025-00467-y
自然水

随着气候变化和人口增长对全球水资源的压力越来越大,全球社区正在寻求可持续的方式来从雨水,农业径流和市政废水等非传统来源中收回水。

由Menachem Elimelech领导的一组研究人员和他的前博士后研究员Yangua Duan在赖斯大学迈出了重要的一步,朝着解决水净化的最大难题之一:如何最好地设计催化膜,这些催化膜在一步中同时过滤和转化污染物。

“我们的工作解决了该领域的长期限制,”南希和克林特·卡尔森(Clint Carlson)的民用与环境工程学教授Elimelech说。 “到目前为止,反应性纳米过滤膜的大多数进展都是经验的。我们缺乏一个可靠的框架来理解和优化这些膜的实际工作方式。”

反应性纳米过滤膜提供了有力的希望:一次去除盐,重金属和小顽固有机污染物的能力。但是,这一诺言的背后是一个挑战 - 由于化学反应和大众传输之间的复杂相互作用,很难预测和扩展性能。

化学反应

为了解决这种复杂性,Elimelech和Duan开发了第一个机械模型,该模型模拟了氧化剂和污染物在逼真的工作条件下如何在催化膜内移动和反应。

“我们假设膜性能从根本上受到反应动力学和溶质运输之间的相互作用的支配,”现已是科罗拉多州立大学民用和环境工程助理教授的杜安说。 “通过在模型中捕获这些相互作用,我们可以超越试用设计。”

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