Новое применение графена: высокоэффективные фильтры для воды

    Учёные из Массачусетского технологического института разработали технологию, позволяющую делать в листах графена отверстия определённого диаметра. Получившееся «решето» в зависимости от размеров отверстий может фильтровать частицы разного размера — от ионов до крупных органических молекул. Мембраны фильтров из традиционных материалов приходится делать довольно толстыми, чтобы они были достаточно прочными (для установок обратного осмоса, опресняющих морскую воду, рабочее давление может достигать 70 атмосфер). Графен в десятки раз прочнее пластика, из которого делают обычные мембраны, а значит мембрана может быть намного тоньше и пропускать воду гораздо быстрее.

    image

    Отверстия в листе графена делают в два этапа. Сначала графен бомбардируют ионами галлия с энергией, достаточной, чтобы нарушить его структуру в местах попадания. Затем мембрану погружают в окислитель, который разрушает графен прежде всего в местах дефектов — в листе появляются отверстия примерно одинакового размера. Чем дольше протравливают графен, тем больше диаметр отверстий.

    На один квадратный сантиметр графена приходится около пяти триллионов таких микроскопических пор. При диаметре порядка одного нанометра расстояние между порами составляет четыре нанометра. Эксперименты по созданию пор в графене с помощью бомбардировки различными частицами проводились и раньше, однако до сих пор не было способа точно контролировать и варьировать в широких пределах их размер.

    Пока что рано говорить о применении графеновых фильтров в промышленном масштабе, так как не существует технологии массового недорогого производства больших листов графена, однако новые мембраны уже сейчас могут найти применение в химических и биологических лабораториях, в установках маленького масштаба. Компьютерное моделирование показывает, что проницаемость графеновых фильтров может быть в 50 раз больше, чем у традиционных.

    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 14

      +1
      Это будет полезным, так как текущий обратный осмос в максимально производительном варианте для дома (то есть когда весь агрегат влезает под раковину по размеру) дает примерно 7л/час, что делает его применение возможным только для приготовления пищи, и то не всей.
        +4
        В двух словах, будьте добры, о применениях фильтрованной воды кроме как для кухонных нужд. Заметьте, я о фильтрованной, а не о дистилированной или воде с дополнительной промышленной пост-очисткой от примесей.
          +1
          ну, например, в увлажнитель заливать… там надо литров 5-8, в зависимости от модели…
            +3
            Аквариумистика, как пресноводная (разведение рыб в мягкой воде, дискусов, например), так и морская (морскую соль надо растворять в дистилляте или осмоляте), Террариумистика туда же — опрыскивать стенки террариумов, растения и жаб лучше осмолятом, чтобы не оставалось пятен соли.
              0
              Кстати да. Даже в относительно небольшом аквариуме на 200л делать частичную подмену воды 30-40 литров через домашний осмотический фильтр довольно долго.
              0
              В утюг заливать, чтобы накипи не было внутри
            +2
            Один ли я вижу проблему, что сей чудный фильтр довольно быстро будет забиваться (что, вообще-то, делают все фильтры, так как они поглощают и удерживают какие-то примеси) по причины быстрой закупорки пор?!
              +2
              Мне кажется, что закупорка в случае 1 нм отверстия сведена к минимуму, т.к. пора сопоставима с размером молекулы воды — около 0.3 нм.
                +3
                в установках обратного осмоса мембрана постоянно самоочищается, так как не вся вода проходит через мембрану, часть сбрасывается в канализацию
                  +5
                  Не так. В осмосе очищается только часть воды (пермеат). Остальная (концентрат) — уходит в канализацию. Тем не менее мембрана с течением времени забивается. В промышленных установках производят чистку мембран от органических (щелочными растворами) и неорганических загрязнений (кислотными растворами). Кроме того для снижения загрязнения подают антискалянты (от неорганических загрязнений) и биоциды (от микробиологии). Проблема скорее в том, насколько устойчив окажется графен к воздействию микробиологии и реагентов.
                  +6
                  Ждем появления недоакадемика Петрика на форуме…
                    +2
                    А что символизируют белые круги на картинке? И почему ионы летят под таким пологим углом?
                      +4
                      Это галлиевый апокалипсис.
                      0
                      Насколько я знаю, так уже делали, хоть и не с графеном.
                      И стояла следующая проблема: в реальности, частицы, которыми бомбардируют, не летят так красиво, как на картинке, поэтому нередка ситуация, когда они пробивают два отверстя «внахлест», из-за чего диаметр пор становится больше, чем расчетный, и вообще становится непостоянным.

                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                      Самое читаемое