Графен-полимерные мембраны помогут опреснять воду

Ученые из Японии и США разработали сравнительно простой метод получения гибридных графен-полимерных мембран. Полученные мембраны эффективно фильтруют воду от соли, хлора и различных красителей, и справляются с этим лучше других графеновых мембран, а также сохраняют свои свойства на протяжении долгого времени. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

Исследователи и инженеры занимаются поиском новых материалов и технологий для опреснения и очистки воды. В последние годы все чаще в качестве кандидата на роль фильтрующего материала рассматривается графен или его производные. Несмотря на то, что некоторые прототипы имеют довольно высокие характеристики, практически все из них дорого и сложно производить в промышленных масштабах.

Исследователи решили сконцентрироваться на масштабируемости, и разработали новую технологию получения графеновых мембран. Сначала создается пористая полимерная пленка из полисульфона, модифицированная поливиниловым спиртом. Затем на эту пленку методом распыления наносится смесь из небольших фрагментов оксида графена и многослойного графена (толщиной в несколько атомарных листов). Таким образом получается композитная мембрана, в которой за счет комбинации разных материалов совмещаются относительно высокая прочность и фильтрующая способность.

Ученые провели несколько тестов фильтров при давлении воды в десятки атмосфер в течение суток. После пяти таких тестов они не обнаружили каких-либо повреждений мембраны. На протяжении всего времени тестирования степень очистки воды от хлорида натрия держалась на уровне 85 процентов, а часто используемого в промышленности красителя E133 — 96 процентов. Также исследователи заявляют, что их композитная мембрана задерживает хлор лучше, чем мембраны, состоящие только из оксида графена.

В конце прошлого года китайские ученые создали прибор для опреснения воды на основе оксида графена, работающий на энергии солнечного излучения и имеющий КПД около 80 процентов. Исследователи также пробуют применять другие двумерные материалы для опреснения. Например, американские ученые выяснили с помощью моделирования, что двумерный дисульфид молибдена может оказаться более эффективным опреснителем.

Григорий Копиев