Новости

28 декабря, 2023 13:44

Электромембранные технологии для водоподготовки

Ученые из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН, Высшей школы экономики и Китайского университета науки и техники предложили подход для увеличения специфической селективности анионообменных мембран. Разработка будет способствовать повышению качества водоподготовки в частном и промышленном секторе, извлечению ценных компонентов и улучшению экологической ситуации на планете. Результаты исследования опубликованы в журнале Desalination. 
Параметры, влияющие на ионную селективность мембран. Автор иллюстрации: Андрей Манин
Качественная водоподготовка является современным трендом устойчивого развития: с каждым годом доступность пресной воды снижается из-за ее интенсивного использования, загрязнения и слабого развития систем водоочистки в промышленности и в бытовом секторе. Один из путей получения питьевой воды – опреснение морской. Для этого применяют разные устройства, в том числе, ионообменные мембраны – тонкие селективные пленки, в структуре которых специфические химические группы обеспечивают прохождение одних и отсечение других ионов.

При опреснении используют метод электродиализа: под действием электрического поля ионы с одинаковым зарядом переносятся через полимерную мембрану, концентрируясь в одной из камер диализатора. Однако существенное продвижение в этом направлении во многом ограничено свойствами используемых мембранных материалов и возможностями промышленных установок. Так, осложняющими факторами в процессе электродиализного разделения являются предпочтительный перенос многозарядных ионов и обусловленное этим образование осадка в камерах диализатора, что приводит к необходимости дополнительных мер по утилизации отходов и не позволяет разработать замкнутые циклы водопользования.

В рамках работы по совместному проекту Российского научного фонда, международный коллектив исследователей из России и Китая провел эксперименты по обессоливанию воды на примере промышленной мембраны и мембраны, которая была модифицирована полимерными электролитами с разными ионными группами, и создали компьютерную модель, позволяющую оценить селективность мембран к однозарядным ионам и влияние на нее различных экспериментальных факторов. Модифицированная мембрана оказалась заметно эффективнее промышленной, что привело к повышению степени разделения одно- и двузарядных ионов в модельных растворах солей. Предложенный подход позволит нивелировать риск осадкообразования в модулях промышленных установок электродиализа.
Исследование прокомментировал заведующий лабораторией ионики функциональных материалов ИОНХ РАН, академик РАН А.Б. Ярославцев: «Полагаем, что данная работа поможет большому числу научных групп как в России, так и за рубежом лучше прогнозировать свойства новых высокоселективных ионообменных мембран».
В дальнейшем российские и китайские авторы планируют продолжить плодотворное международное сотрудничество и разработать новые эффективные мембранные материалы для различных электрохимических приложений. 
17 апреля, 2024
Создано биоразлагаемое защитное покрытие для титановых имплантатов
Российские ученые разработали биоразлагаемое полимерное покрытие для титановых имплантатов, которое ...
17 апреля, 2024
В СКФУ разработали новые вещества для лечения агрессивных форм рака
Получить более биодоступные и менее токсичные вещества с высокой противораковой активностью удалос...