Российские ученые улучшили мембраны для очистки и обессоливания воды
Химики из НИУ ВШЭ, Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова и Китайского университета науки и технологий создали мембраны с улучшенными свойствами. Исследователи экспериментально выявили влияние различных факторов на процесс обессоливания и величину селективности разделения ионов. Авторы считают, что работа поможет лучше прогнозировать свойства новых ионообменных мембран, которые используют для очистки и обессоливания воды.
Результаты исследования опубликованы в журнале Desalination. С каждым годом доступность пресной воды снижается из-за ее интенсивного использования, загрязнений и слабого развития систем водоочистки в промышленности и бытовом секторе. За последние 20 лет объем пресной воды в расчете на человека сократился на 20 процентов, и в 2023 году, по данным ООН, 2,4 миллиарда людей живут в странах с нехваткой пресной воды.
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 определяют, какие ионы пропустить, а какие блокировать. При опреснении используют метод электродиализа: под действием электрического поля ионы с одинаковым зарядом переносятся через полимерную мембрану и концентрируются в специальной камере.
При этом ионы с разной величиной заряда мембрана пропускает избирательно, например хлорид-ионы (Cl-) — эффективнее, чем сульфаты (SO42-). Это свойство называют селективностью. Ученым важно правильно оценивать селективность мембран с учетом влияния внешних факторов, чтобы сделать будущие устройства для очистки эффективнее.
Химики из НИУ ВШЭ, Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова и Китайского университета науки и технологий провели эксперименты по обессоливанию с использованием двух мембран — коммерческой и экспериментальной, которую они послойно модифицировали полиэлектролитами с разными ионными группами. Также они создали компьютерную модель, позволяющую оценить селективность мембран к однозарядным ионам с учетом влияния экспериментальных факторов. Исследователи изучили влияние перемешивания, концентрации растворов, наличия предобессоливания, величины тока, а также различия между симметричной и асимметричной системами.
«Мы систематизировали методологию процесса обессоливания и показали, что реальные данные совпадают с теоретической моделью. Надеемся, что наша работа позволит лучше предсказывать свойства будущих мембран», — комментирует один из авторов статьи, студент факультета химии НИУ ВШЭ Андрей Манин.
Модифицированная учеными мембрана оказалась эффективнее коммерческой в экспериментах по обессоливанию растворов солей. Причем эффективность разделения возрастала с ростом концентрации растворов. В дальнейшем исследователи планируют разработать новые мембраны с улучшенной селективностью для различных электрохимических приложений, например для извлечения полезных компонентов из стоков промышленных производств. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ.
Telegram 
Дзен 
VK Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
До сих пор астрономы открывали атмосферы преимущественно у крупных экзопланет — горячих юпитеров, субнептунов и мини-нептунов. У потенциально пригодных для жизни миров, находящихся в зоне обитаемости, наличие газовой оболочки подтвердить не получалось. Теперь это удалось сделать команде американских ученых. Они получили первые убедительные свидетельства существования атмосферы у суперземли LHS 1140 b, расположенной приблизительно в 48 световых годах от Солнца. Открытие показало, что относительно небольшие экзопланеты возле красных карликов способны долгое время сохранять газовые оболочки, несмотря на активность своих звезд.
Исследователи МФТИ обнаружили, что общепринятая теоретическая модель, которая десятилетиями служила стандартом для описания систем, состоящих из сверхпроводников и магнетиков, работает далеко не всегда, и предложили куда более точную картину.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно