Химики представили металл-полимерные мембраны для эффективной водоочистки
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (ИОНХ РАН), НИУ «Высшая школа экономики», Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Объединенного института ядерных исследований в Дубне и Центра водных исследований Нью-Йоркского университета в Абу-Даби создали наноструктурированные металл-полимерные мембраны для электродиализного разделения. Разработка перспективна для качественной очистки воды от нитратов с возможностью их повторного применения в сельском хозяйстве.
Водоочистка — одна из важнейших проблем, стоящих перед человечеством, поскольку качество воды быстро ухудшается из-за антропогенных факторов. Накопление нитрат-ионов в подземных водах в результате сельскохозяйственной деятельности приводит к их высокому содержанию в питьевой воде. Употребление такой воды вызывает ухудшение работы сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. При этом, извлеченные нитраты можно повторно использовать в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Поэтому поиск новых, экологически чистых методов извлечения нитрат-ионов из сточных вод является крайне актуальным.
Одним из наиболее эффективных и экологически чистых методов разделения солевых растворов с последующей возможностью получения пресной воды является электродиализ. Он основан на миграции ионов через ионообменную мембрану под воздействием электрического поля. Однако, есть ряд трудностей, прежде всего это низкая степень очистки от одновалентных ионов и образование нерастворимых солей.
Авторы решили эти проблемы, разработав сверхвысокоселективные к нитрату металл-полимерные мембраны для электродиализа. Параметры новых мембран сопоставимы с существующими коммерческими образцами, при этом они достигают более высоких значений коэффициентов селективного разделения анионов, особенно для медьсодержащей мембраны.
«На основе кардового полибензимидазола с ионами цинка, меди и хрома получена серия новых металлополимерных анионообменных мембран с различными молярными соотношениями металл/бензимидазольное кольцо. Показано, что добавление ионов металлов приводит к сшивке полимерных цепей за счет координационных связей, а синтезированные мембраны обладают анионообменными свойствами», — рассказал один из участников исследования сотрудник лаборатории ионики функциональных материалов ИОНХ РАН Андрей Манин.
Исследование получило поддержку Российского научного фонда.