«POMbranes» — новая мембрана для очистки воды, вдохновлённая природой
Международная команда учёных разработала новый класс высокоточных фильтрационных мембран под названием «POMbranes». Исследование, опубликованное в Journal of the American Chemical Society, может значительно снизить энергопотребление и позволить масштабно повторно использовать воду в промышленности.
Современные промышленные процессы разделения (очистка лекарств, удаление текстильных красителей) крайне энергозатратны, на них приходится 40–50% мирового промышленного энергопотребления. Существующие полимерные мембраны имеют нерегулярные поры и со временем деградируют.
Новая мембрана использует кластеры полиоксометаллатов (POM) — крошечные «короновидные» металлические кластеры с постоянным отверстием шириной ровно 1 нанометр в центре. Учёные присоединили к кластерам гибкие химические цепи, что позволило им самоорганизоваться в ультратонкую, непрерывную плёнку на поверхности воды. Молекулы могут проходить только через эти наноразмерные поры, что делает мембрану высокоточным ситом.
«Наши мембраны демонстрируют почти в десять раз лучшую производительность разделения по сравнению с существующими технологиями, оставаясь гибкими, стабильными и масштабируемыми», — отметил доктор Кетан Патель, ведущий научный сотрудник CSMCRI.
Технология особенно актуальна для текстильной и фармацевтической отраслей. В текстильной промышленности мембраны могут селективно удалять молекулы красителей, позволяя повторно использовать воду. Для фармацевтики, где критически важна чистота веществ, такие высокоселективные мембраны могут снизить энергозатраты на процессы очистки и рекуперации растворителей.
Исследователи уже протестировали мембрану на разделении молекул, различающихся всего на 100–200 дальтон. Мембраны сохраняют стабильность в широком диапазоне кислотности (pH) и могут производиться в виде больших листов, что важно для промышленного внедрения.
0 комментариев