新加坡留學網訊:南洋理工大學研究員研發二氧化鈦濾膜,不但能有效濾水還能省電,新濾膜系統的用電量比現有塑料濾膜系統少一半。
新濾膜在濾水過程中也能產生可用做燃料的氫氣,可說是一舉數得。
提煉自泥土的二氧化鈦(titanium dioxide)看似普通,但在太陽光燈的照射下,它能把水分解成氫氣和氧氣。此外,二氧化鈦還有親水(hydrophilic)和殺菌的特質。
由南大土木與環境工程學院副教授孫德來率領的研究小組,研發一種二氧化鈦納米纖維,并成功申請到專利權。
新纖維用途廣,可用于濾膜、無菌紗布和延長鋰電子(Lithium)電池的壽命等,但最引人矚目的是濾膜的特殊效能。
研究員在塑料濾膜內加入這種納米纖維,為濾膜增添親水特質。他們發現,用新濾膜處理污水,過程比現有系統更簡單快速。
在一般污水處理過程中,污水必須經過初步沉淀、加入氧氣分解生物組織和二次沉淀這三個步驟后,才能進行次過濾。過濾方法包括微過濾(microfiltration)和超濾(ultrafiltration)。接著,用反向滲透薄膜(reverse osmosis)過濾第二次,再用紫外線消毒成為新生水。
孫德來認為,若次過濾使用效率高的二氧化鈦濾膜,就可跳過氧氣分解生物組織和二次沉淀的步驟。
他說:“水能很快速通過二氧化鈦濾膜,流速比普通濾膜快一兩倍。水壓也從25巴(bar)減至2巴。”
這樣一來,推動水壓的電力減半,而簡化后的新系統可省下30%的費用。濾水時,濾膜上的二氧化鈦在太陽光燈的照射下,能把水分解成氫氣和氧氣。
研究顯示,0.5克的二氧化鈦纖維,每小時可生產1.53毫升的氫氣,比經常用來生產氫氣的白金多出兩倍。若能以這項技術大量生產氫氣,有望大大降低氫氣燃料的價格,促使更多人使用氫氣汽車。
新濾膜也適用于正向滲透(Forward Osmosis)。孫德來指出,一般上,海水淡化后剩下的鹽溶液在稀釋后被排入大海。他建議調整濾膜的二氧化鈦含量,以更快速度過濾鹽溶液的鹽分,讓干凈水流入另一個水缸。水缸空間有限,水又源源不絕流入,漸漸形成巨大水壓,然后利用水壓推動渦輪發電。
研究小組正同公用事業局和幾家公司商談進一步發展這項技術,并推出市場的可行性。