Liquid-Gated Membranes - Filter Air Dengan Tingkat Efisien yang Tinggi

Salah satu kebutuhan primer yang sangat dibutuhkan di dunia ialah air yang bersih. Kabar buruknya kita dapat dari beberapa media internasional mengatakan bahwa kadar air bersih di dunia sudah sangat menurun drastis.
Maka dari itu, Peneliti di Amerika Serikat terus dan secara berkelanjutan melakukan penelitian penelitian untuk mengatasi kekurangan air bersih.

Terdapat banyak filter air yang tersebar di seluruh dunia ini. Tapi, banyak juga kekurangan dan banyak juga kekurangannya seperti kurang efisien, memfilter air dalam waktu lama dan sebagainya.

Menyaring dan mengolah air, baik untuk konsumsi manusia maupun untuk membersihkan air limbah industri dan kota, menyumbang sekitar 13 persen dari seluruh listrik yang dikonsumsi di AS dan melepaskan sekitar 290 juta metrik ton CO2 ke atmosfer setiap tahun - kira-kira setara dengan bobot gabungan setiap manusia di bumi.

Salah satu metode pemrosesan air yang paling umum adalah melewatinya melalui membran dengan pori-pori yang berukuran untuk menyaring partikel yang lebih besar dari molekul air. Namun, membran ini rentan terhadap "pengotoran" - tersumbat oleh material yang dirancang untuk disaring - memerlukan lebih banyak listrik untuk memaksa air melalui membran yang tersumbat sebagian dan penggantian membran yang sering, keduanya meningkatkan biaya pengolahan air.

Penelitian baru dari Institut Wyss untuk Rekayasa Biologis Terinspirasi di Universitas Harvard dan kolaborator di Universitas Northeastern dan Universitas Waterloo menunjukkan bahwa membran gated-liquid (LGMs) Wyss menyaring partikel nanoclay dari air dengan efisiensi dua kali lipat lebih tinggi dan hampir tiga kali lipat lebih lama. untuk busuk, dan mengurangi tekanan yang diperlukan untuk filtrasi pada membran konvensional. Ini adalah solusi yang dapat mengurangi biaya dan konsumsi listrik dari proses industri berdampak tinggi seperti pengeboran minyak dan gas. Studi ini dilaporkan dalam Bahan APL.

“Ini adalah studi pertama yang menunjukkan bahwa LGM dapat mencapai filtrasi berkelanjutan dalam pengaturan yang sama dengan yang ditemukan di industri berat, dan memberikan wawasan tentang bagaimana LGM menolak berbagai jenis pengotoran, yang dapat menyebabkan penggunaannya dalam berbagai pengolahan air pengaturan, "kata penulis pertama Jack Alvarenga, seorang ilmuwan penelitian di Wyss Institute.

LGM meniru penggunaan pori-pori berisi cairan secara alami untuk mengontrol pergerakan cairan, gas, dan partikel melalui filter biologis menggunakan energi sesedikit mungkin, seperti bukaan stomata kecil pada daun tanaman memungkinkan gas melewatinya. Setiap LGM dilapisi dengan cairan yang bertindak sebagai gerbang reversibel, mengisi dan menyegel pori-porinya dalam keadaan "tertutup". Ketika tekanan diterapkan pada membran, cairan di dalam pori-pori ditarik ke samping, membuat pori-pori terbuka, berlapis cairan yang dapat disetel untuk memungkinkan lewatnya cairan atau gas tertentu, dan yang menahan pengotoran karena lapisan cairan itu licin permukaan. Penggunaan pori-pori berlapis cairan juga memungkinkan pemisahan senyawa target dari campuran zat yang berbeda, yang umum dalam pengolahan cairan industri.

Tim peneliti memutuskan untuk menguji LGM pada suspensi tanah liat bentonit dalam air, karena solusi "nanoclay" meniru air limbah yang dihasilkan oleh kegiatan pengeboran di industri minyak dan gas. Mereka menanamkan cakram filter standar 25 mm dengan perfluoropolyether, sejenis pelumas cair yang telah digunakan dalam industri dirgantara selama lebih dari 30 tahun, untuk mengubahnya menjadi LGM. Mereka kemudian menempatkan membran di bawah tekanan untuk menarik air melalui pori-pori tetapi meninggalkan partikel nanoclay di belakang, dan membandingkan kinerja membran yang tidak diobati dengan LGM.

Selaput yang tidak dirawat menunjukkan tanda-tanda pelarutan nanoclay jauh lebih cepat daripada LGM, dan LGM mampu menyaring air tiga kali lebih lama dari membran standar sebelum membutuhkan prosedur "pencucian balik" untuk menghilangkan partikel yang menumpuk di membran. Pencucian balik yang lebih jarang dapat diterjemahkan menjadi pengurangan dalam penggunaan bahan kimia pembersih dan energi yang dibutuhkan untuk memompa air pencucian balik, dan meningkatkan laju filtrasi dalam pengaturan pengolahan air industri.

Sementara LGM akhirnya mengalami fouling, nanoclay 60 persen lebih sedikit terakumulasi dalam struktur mereka selama filtrasi, sebuah akumulasi yang dikenal sebagai "ireversibel fouling" karena tidak dihilangkan dengan backwashing. Keuntungan ini memberikan umur pemakaian yang lebih lama dan membuat lebih banyak filtrat yang dapat dipulihkan untuk penggunaan alternatif. Selain itu, LGM membutuhkan 16 persen lebih sedikit tekanan untuk memulai penyaringan, menambah penghematan energi.
"LGM memiliki potensi untuk digunakan dalam industri yang beragam seperti pengolahan makanan dan minuman, manufaktur biofarmasi, tekstil, kertas, bubur kertas, kimia, dan petrokimia, dan dapat menawarkan peningkatan dalam penggunaan energi dan efisiensi di berbagai aplikasi industri," kata penulis yang sesuai, Joanna Aizenberg, yang merupakan anggota fakultas inti pendiri Wyss Institute dan Profesor Ilmu Material Amy Smith Berylson di Fakultas Teknik dan Ilmu Terapan Harvard A. A. Paulson (SEAS).
Langkah-langkah tim berikutnya untuk penelitian ini mencakup studi percontohan skala lebih besar dengan mitra industri, operasi LGM jangka panjang, dan menyaring campuran zat yang bahkan lebih kompleks.

Studi-studi ini akan memberikan wawasan tentang kelayakan komersial LGM untuk aplikasi yang berbeda, dan berapa lama mereka akan bertahan dalam sejumlah penggunaan.

“Konsep menggunakan cairan untuk membantu menyaring cairan lain, meskipun mungkin tidak jelas bagi kita, lazim di alam. Sungguh luar biasa melihat bagaimana meningkatkan inovasi alam dengan cara ini berpotensi menyebabkan penghematan energi yang sangat besar, ”kata Direktur Pendiri Wyss, Donald Ingber, yang juga merupakan Profesor Biologi Vaskuler Rakyat Yehuda di Sekolah Kedokteran Harvard dan Program Biologi Vaskular di Rumah Sakit Anak Boston. , serta profesor bioteknologi di LAUT.

Maka dari itu semua, Filter air sangat bermanfaat bagi kita semua bukan hanya dapat menambah kadar air bersih di dunia juga dapat bermanfaat untuk kesehatan penduduk di bumi ini.

Liquid-Gated Membranes - Filter Air Dengan Tingkat Efisien yang Tinggi 2019-07-15T21:49:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Recky Jedianta