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 Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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