Grafenoxid-ytbeläggningar för vattenrenande membran (avslutat)

Syfte och mål

Detta projekt (genomförbarhetsstudie) kommer att klargöra den tekniska och juridiska genomförbarheten av grafenoxid (GO)-beläggningar för vattenrening. Projektet bygger vidare på forskningsresultat som genererats vid Linköpings universitet, där det visades att GO kan adsorbera tungmetaller (Hg, Pb, Cr, Cd, Co etc.) från vattenlösning. På grund av den här egenskapen, i samband med unik tunn tjocklek, kan den innovativa produkten vattenfiltreringsmembran utformas.

Resultat

Båda målen uppnåddes framgångsrikt. Resultatet av teknisk genomförbarhet är att möjligheten att använda grafenoxid som absorbent för tungmetaller bekräftas: vi har karakteriserat ytan genom Raman- och XPS-spektroskopi såväl som dess metabsorberingskapacitet övervakades med FREEDD-metoden. Det är uppenbart att ytkemin hos grafenoxidflingorna är en avgörande parameter och att koncentrationen av karboxylgrupper på ytan är ansvarig för absorptionsegenskaper för grafenmetaller. Dessutom gör den höga ytan av grafen det perfekta absorbentmaterialet, vilket ger avancerad känslighet, kapacitet och reaktionshastighet.

Den tekniska utmaningen är dock hur man håller grafen ytaktiv och motsätter sig media. Det avslöjades att de flesta konventionella metoderna för beläggning av grafenoxidflaken inte är tillämpliga för vårt syfte. Och de är också starkt skyddade, i enlighet med Freedom to operate, utförd tillsammans med PRV. Därför beslutades att anpassa en vakuumimpregneringsmetod för tvådimensionella material från en vattenbaserad lösning. Det resulterade i framgångsrik tillverkning av ca 50 fullskaliga prototyper, som delvis testades och nu är redo för pilotprojekt.

Den generella potentialen av grafenoxid som en ny effektiv sorbent för borttagning av tungmetaller bekräftades och skapar den nödvändiga grunden för ytterligare kommersialisering.

Resultatet av detta projekt kommer att möjliggöra skapandet av en ny produkt med en global potential som bidrar till målet 2030 för Hållbar utveckling 6: RENT VATTEN OCH SANITET. Projektet kommer att genomföras av ett konsortium som består tre aktörer med kompletterande expertis.

Det antas att den nya vattenrenande produkten baserad på grafenoxid kommer att introduceras å marknaden under de närmaste 2-3 åren efter framgångsrik passering av pilotsteget.

Abstract in English

Graphene oxide coatings for water purifying membranes

The project had two main goals to verify: technical feasibility and IP and Freedom of Operation analysis. Both goals were reached successful and tests in both directions are made. Results of technical feasibility is that the possibility of using graphene oxide as a heavy metals absorbent is confirmed: we have characterised flakes surface by Raman and XPS spectroscopy as well as its metal adsorbing capacity was monitored by FREEDD method. It is revealed, that the surface chemistry of graphene oxide flakes is a decisive parameter and carboxylic group concentration on the surface are responsible for graphene metals absorptive properties. Furthermore, high surface area of graphene makes it perfect sorbent material, providing advanced sensitivity, capacity and reaction velocity. However, the technical challenge is how to keep graphene surface active and objected to the media. It was revealed that most conventional methods of graphene oxide flakes coating are not applicable for our purpose. And they also are heavily protected, accordingly to Freedom of Operation Analysis, performed together with PRV. It was therefore decided to adapt vacuum impregnation method for two-dimensional materials from a water-based solution. It resulted in successful fabrication of app. 50 full-scale prototypes, which were partially tested and are now ready for a pilot project. Thus, the conducted activity according to this project is confirming the general potential of graphene oxide as a novel efficient sorbent for heavy metals removal and creates the necessary basis for its further commercialization. It is believed, that the novel water purifying product based on graphene oxide will be brought to the market in the next 2-3 years, after successful passing the pilot stage.

Utlysning:
Samverkan för kommersiella tillämpningar med grafen – hösten 2018

Projektpartners: Grafren AB, Envic-Sense AB och Linköpings universitet (Department of Physics, Chemistry and Biology, IFM)

Projektledare: Volodymyr Erik Khranovskyy

E-mail: volodymyr.khranovskyy@liu.se

Bidrag: 295 000 kr

Projektets löptid: 1 dec 2018 - 31 maj 2019

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: