Мировые запасы пресной воды в дефиците. По данным Организации Объединенных Наций, нехватка воды затрагивает примерно 1,9 миллиарда человек, а 2,1 миллиарда человек живут с услугами питьевого водоснабжения, которые не обеспечиваются безопасным образом. Критическая точка нехватки воды побудила ученых искать новые и эффективные способы максимально использовать нетрадиционные источники, включая морскую воду, солоноватую воду и сточные воды.
Полимерные мембраны, которые действуют как фильтр для опреснения и избирательного удаления загрязняющих веществ из различных источников воды, помогли в очистке воды, но их селективность остается серьезной проблемой, когда речь идет о фильтрации химических свойств - потенциальный риск для окружающей среды и здоровье человека.
Инженеры-химики и биомолекулы из Университета Нотр-Дам и Университета Пердью изучали самособирающиеся блочные полимерные мембраны, которые позволяют создавать как настраиваемые, так и одинаковые размеры пор, в качестве платформы для систем очистки воды. Исследование, опубликованное в Nature Partner Journals - Clean Water, показало, что у платформы есть потенциал для развития технологий очистки воды.
«Большинство современных мембран для очистки воды предназначены для пропускания воды при фильтрации загрязняющих веществ», - сказал Уильям Филлип, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии Нотр-Дама. «Этот подход ограничивает возможность удаления или восстановления растворенных частиц на основе их химической идентичности. Самое интересное в самособирающихся блочных полимерных мембранах заключается в том, что вы можете создавать наноструктуру и химию стенок пор мембраны посредством конструкции молекул блочного полимера., Эта возможность может открыть множество новых механизмов разделения, которые могут изолировать виды на основе химической идентичности, что, в свою очередь, может помочь обеспечить децентрализованное повторное использование сточных вод."
Филлип и его исследовательская группа сосредоточились на блочных полимерных мембранах из-за их четко определенных наноструктур и функциональных возможностей. Они смогли с помощью молекулярной инженерии изменить химические свойства полимера, чтобы создать большие площади высокоэффективной мембраны, уменьшить размер пор и разработать многофункциональные химические составы стенок пор для разделения конкретных растворенных веществ. Мембраны могут быть настроены в зависимости от источника воды и необходимой обработки.
Мембраны, которые являются более избирательными и более устойчивыми к определенным воздействиям, таким как хлор или борная кислота, и менее склонны к накоплению нежелательных свойств или загрязнению, чем современные варианты, могут улучшить обработку в ряде случаев. способы. Они могут сократить количество проходов фильтрации, необходимых для орошения, контролировать концентрацию хлора в системе, чтобы помочь предотвратить последствия биологического обрастания, и снизить потребность в химикатах для очистки мембраны, что снижает эксплуатационные расходы и воздействие на окружающую среду.
Глобальные приложения важны, когда речь идет о группах населения, не имеющих подходящей питьевой воды и ограниченных ресурсов.
Переход технологии из лабораторных условий в практику представляет собой собственный набор проблем, которые необходимо будет решить в ближайшие годы. Тем не менее, исследователи надеются, что переход возможен, поскольку некоторые методы, используемые для создания самособирающихся блок-полимеров, соответствуют современным методам изготовления мембран.