< Terug naar vorige pagina

Project

Toepassing van patroonmembranen voor waterbehandeling

Toegang tot zuiver drinkwater is een fundamenteel mensenrecht, maar degelijke waterbehandeling blijft sterk genegeerd in Pakistan. Een heleboel mensen in Pakistan hebben dus momenteel geen toegang tot veilig drinkwater, waardoor huishoudens te kampen hebben met min of meer ernstige ziekte en, op langere termijn, zelfs van meer ernstige ziekten door voortdurend blootgesteld te worden aan sporen van As, Hg, zware metalen of toxische microverontreinigingen. Een oplossing wordt voorgesteld in deze studie te informeren over veilig drinkwater door het ontwikkelen van effectieve en economische grootschalige omgekeerde osmose (RO) membranen voor de gedecentraliseerde opwekking van drinkwater of het upgraden van beschikbaar, maar onveilig drinkwater in Pakistan. Indien geslaagd, deze aanpak duidelijk kon worden uitgebreid tot andere ontwikkelingslanden. RO membranen kunnen gebruikt worden bij 99,9% van verontreinigingen uit het water. Veel en vaak zelfs zeer grote, RO-installaties zijn reeds succesvol wereldwijd voor gecentraliseerde productie van drinkwater via bijvoorbeeld ontzilting. Het huidige voorstel is gericht op ontwikkeling van ro membranen voor gedecentraliseerd gebruik, meestal voor binnenlandse, zogenaamde 'onder het aanrecht', toepassingen bij gebruik in lokale winkels of kleine distributiecentra. Deze membranen zouden elk huishouden toegang hebben tot veilig drinkwater verstoken van microverontreinigingen of schadelijke metaalionen die nu vaak nog steeds aanwezig in de gedistribueerde drinkwater. Kritieke problemen die de huidige RO membranen voor dit type toepassing zijn de neiging van deze membranen wordt vervuild en de noodzaak om ze te gebruiken bij hoge druk. Membraan fouling leidt tot regelmatige en dure interventie met chemicaliën of zelfs versnelde vervanging van membranen, terwijl bij hoge druk komt met een serieuze investering en operationele kosten. Idealiter zouden deze membranen moet werken onder druk van het leidingwater, of op maximum, waarbij water met behulp van een losse pomp. Tenslotte, een lage produktiekosten van deze membranen is essentieel, zodat er voldoende toegankelijk te maken voor de plaatselijke bevolking. Vandaar dat deze studie wil synthese geoptimaliseerd RO membranen voor huishoudelijk gebruik, gebaseerd op een roman bijzonder fijnchemie polymerisatie (IFP) methode waarbij levering van een reagens uit een ionische vloeistof (IL) fase. Deze aanpak werd onlangs bewezen te leiden tot zeer doorlaatbare, fouling-resistente membranen, potentieel aan goedkope tot recycling van de IL. Op laboratoriumschaal, ILs gerecycleerd kunnen worden minstens 10 maal zonder enig effect op de kwaliteit van het geproduceerde membraan, wat cruciaal is gezien de relatief hoge kosten van ILs in vergelijking met meer conventionele oplosmiddelen. Het onderzoeksvoorstel is verdeeld in twee delen: (1) op laboratoriumschaal synthese van waterbehandeling membranen met het gebruik van Il als reactie medium in IFP ter optimalisatie van de functionaliteit voor het gericht verzoek, en (2) effectieve opschaling van de laboratoriumschaal membraan pilot-schaal gedaan. In het eerste deel, membranen worden gesynthetiseerd, gekarakteriseerd en afgeschermd door een hoge doorvoersnelheid systemen op het membraan Technology Group van het Centrum voor oppervlakte chemie en katalyse van de KU Leuven. Het tweede deel is gericht op opschaling deze lab-gesynthetiseerd membranen voor commercieel niveau via roll-to-roll coating, met nieuwe pilot-schaal apparatuur die beschikbaar is in KU Leuven. Het doel is dan om de export van deze membraan rollen naar Pakistan, waar de module bouw zal gebeuren op lokale workshops. Op de langere termijn ook het membraan productie kan worden gerealiseerd in Pakistan. Beschikbaarheid van dergelijke membranen speelt een belangrijke rol bij het vergroten van volksgezondheid en bij de ontwikkeling van de waterbehandeling, in eerste aanleg in Pakistan, later eventueel uitgebreid tot andere ontwikkelingslanden.

Datum:17 jan 2018  →  Heden
Trefwoorden:Reverse osmosis, patterned membranes, TFC membranes
Disciplines:Analytische chemie, Macromoleculaire en materiaalchemie
Project type:PhD project