МОСКВА, 18 февраля. /ТАСС/. Исследователи из Китая, Саудовской Аравии и США разработали мембраны на базе графдиина, двумерного углеродного материала, которые способны очень избирательно взаимодействовать с ионами металлов в жидких растворах. Эти мембраны способны удалить 99,7% солей из морской воды, пишут исследователи в статье в научном журнале Nature Water.
«Уникальные особенности структуры графдиина, в том числе наличие в его толще большого числа узких и однообразных каналов, делают его идеальным кандидатом на роль систем, избирательным образом пропускающих через себя воду. Наши опыты показали, что мембраны из этого материала не только быстро очищают морскую воду, но и превосходят в этом отношении существующие опреснительные системы», — говорится в исследовании.
Это открытие было совершено международным коллективом материаловедов под руководством профессора Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) Лая Чжипина в рамках проекта, нацеленного на создание новых подходов по опреснению морской воды. Как отмечают ученые, в последние годы проблема доступа к чистой питьевой воде становится все более острой для человечества, особенно для населения жарких и засушливых стран Азии и Африки.
Существующие системы опреснения морской воды требуют или больших расходов энергии, или же они являются относительно недолговечными, что мешает их массовому использованию. В частности, подобными недостатками обладают различные мембраны на базе графена и других наноматериалов, которые изначально почти не пропускают через себя ионы кальция, калия, магния и натрия, однако затем они разбухают и теряют свои фильтрующие качества.
Исследователи выяснили, что этого недостатка лишены мембраны, изготовленные из графдиина — двумерного углеродного материала, похожего по структуре на набор из шести треугольников, объединенных в шестиугольные «соты». Профессор Лай Чжипин и его коллеги обратили внимание на то, что пустоты между атомами углерода в треугольниках обладают достаточной шириной для того, чтобы пропускать через себя молекулы воды, но при этом они являются слишком узкими для проникновения через них даже самых небольших ионов металлов.
Руководствуясь этой идеей, ученые изготовили мембраны разной толщины из кристаллического графдиина и проследили за их взаимодействиями с соленой водой. Эти опыты показали, что даже относительно тонкие мембраны, содержавшие в себе 12 слоев графдиина, активно пропускали молекулы воды и блокировали движение почти всех ионов натрия, калия, кальция и магния. В результате этого мембрана удаляла 99,7% соли из аналога морской воды и при этом она была способна очищать ее на протяжении более 300 часов работы. Это дает надежду на создание дешевых и долговечных систем опреснения воды, подытожили исследователи.
