Химики из России разработали новый тип полимерных мембран с добавлением меди и других металлов, которые способны очень избирательно взаимодействовать с однозарядными и многозарядными ионами и пропускать через себя только ионы первого типа. Эти структуры можно использовать для извлечения почти всех молекул нитратов из воды, сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ.
"В эксперименте мы использовали замещенный полибензимидазол, синтезированный нашими коллегами из ИНЭОС РАН, а для производства можно взять другой доступный и широко производимый полимер, например незамещенный полибензимидазол. Другой вариант - наносить тонкий слой синтезированного полимера с ионами металлов на уже готовые коммерческие мембраны для электродиализа", - пояснил исследователь из НИУ ВШЭ Андрей Манин, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Химики уже несколько лет работают над созданием высокоэффективных ионообменных мембран - тонких пленок, которые избирательным образом пропускают через себя определенные типы ионов и блокируют другие типы частиц. Подобные структуры сейчас активно используются в качестве основы для различного типа опреснителей и систем очистки воды.
Недавно российским химикам удалось значительно улучшить избирательность самых простых полимерных мембран, которые сейчас активно используются в качестве расходных материалов для систем электродиализа, очищающих воду от загрязнений при помощи тока. Существующие мембраны лучше пропускают через себя многозарядные ионы, чем их однозарядные аналоги, что ведет к образованию отложений на их поверхности, которые блокируют перенос ионов и со временем выводят из строя установку, пишет ТАСС.
Российские ученые обнаружили, что это можно предотвратить, если добавить в мембраны из полибензимидазола небольшое количество ионов меди или цинка и хрома, которые связываются с полимерным материалом при помощи относительно непрочных, но легко корректируемых координационных связей. Появление атомов металлов радикальным образом меняет характер взаимодействий мембран с однозарядными ионами и делает их особенно проницаемыми для этих заряженных частиц.
Проведенные учеными опыты показали, что новый тип мембран в 729 и 109 раз лучше пропускает через себя однозарядные ионы нитратов и хлора соответственно, чем многозарядные ионы серной кислоты. Благодаря этому разработка российских ученых позволяет очищать воду от 99,2% нитратов, при этом она сохраняет стабильность на протяжении длительного времени при условии использования ионов меди. В перспективе это позволит значительно улучшить работу и долговечность систем очистки воды при помощи электродиализа, подытожили химики.
