나노기술 및 정책 정보

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지구의 대부분이 물로 덮여 있지만 인간이 사용할 수 있을 만큼 깨끗한 물은 극히 일부에 불과함. 따라서 가능하면 이 자원을 재활용하는 것이 중요함. 현재의 정화 기술은 일부 산업에서 발생하는 매우 뜨거운 폐수를 적절하게 처리할 수 없음.

앨버타 대학교(University of Alberta) 연구팀이 아민 강화 나노 다이아몬드 입자를 멤브레인에 내장하여 이 문제의 해결 가능성을 제시하였음. 일부 오일 회수 방법 및 기타 산업 공정은 뜨거운 폐수를 발생시켜 기존의 역삼투막을 통해 정화되기 전에 에너지가 많이 소요되는 냉각이 필요함. 정수 후에는 다시 사용하기 전에 물을 가열해야함. 그러한 높은 온도에서는 전통적인 역삼투막은 천천히 여과하여 더 많은 염분, 고체 및 기타 오염 물질이 통과할 수 있게 됨. 연구원들은 이전 연구에서 매우 작은 나노 다이아몬드(산소가 없는 작고 밀폐된 용기에서 폭발에 의해 생성되는 탄소 구체)를 이 막에 함유시켰음. 막이 많은 양의 물을 효과적이고 신속하게 여과하고 오염으로부터 보호할 수 있지만 매우 뜨거운 샘플로 테스트하지는 않았었음. 뜨거운 폐수와 함께 사용하기 위해 막을 최적화하려면 나노 다이아몬드 구체를 수정하고 새로운 방식으로 내장시켜야 했음.

연구팀은 아민을 나노 다이아몬드에 부착하고 에틸 아세테이트 용액에 담가 구체가 뭉치는 것을 방지했음. 그런 다음 아민과 반응하여 전통적인 멤브레인 베이스에 화학적 연결을 생성하는 단량체를 추가했음. 아민 링크와 에틸 아세테이트 처리의 시너지 효과는 더 두껍고 온도에 안정한 멤브레인을 만들어 성능 향상에 기여했음. 연구진은 멤브레인에서 아민 강화 나노 다이아몬드의 양을 늘림으로써 나노 다이아몬드가 없는 멤브레인과 비교할 때 167F에서 9 시간 후에도 더 많은 비율의 불순물이 제거되어 더 높은 여과율을 얻었음. 이 새로운 방법은 고온에서 폐수를 보다 효과적으로 처리할 수 있는 막의 제조 가능성을 제시하였음.

본 연구 성과는 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ (“Nanodiamond-Enabled Thin-Film Nanocomposite Polyamide Membranes for High-Temperature Water Treatment”) 지에 게재됨