Химики выяснили, как создать эффективные фильтры для воды
Исследователи проанализировали влияние характеристик поверхности полупроницаемой мембраны на ее эффективность в фильтрации воды. В результате авторы показали, фильтры с какими характеристиками будут наиболее эффективны в отделении воды от примесей.
Ученые выяснили, какими характеристиками должны обладать полимерные мембраны, чтобы эффективно очищать воду от примесей
Спрос на питьевую воду растет по всему миру, но предложение далеко не всегда успевает его покрывать. Для обеспечения этого спроса необходимы более производительные методы очистки воды. Синтетические полупроницаемые полимерные мембраны — один из перспективных классов таких материалов, который как нельзя кстати подходит для удаления загрязняющих веществ.
Однако существующие пробелы в знаниях ограничивают совершенствование мембранной технологии и повышение эффективности очистки воды с их помощью. Одной из основных проблем является изучение того, как взаимодействия между растворенными веществами и поверхностями мембран влияют на различные этапы процесса очистки воды.
Авторы нового исследования решили восполнить этот пробел в знаниях. Для этого химики создали компьютерный алгоритм, который моделировал поверхность полимерной полупроницаемой мембраны. Программа постепенно изменяла конфигурацию поверхности материала, добавляя к ней новые химические группы или удаляя их. В процессе она следила за изменением эффективности мембраны в фильтрации воды.
С помощью моделирования ученые обнаружили, что сродство поверхности материала к растворенным веществам слабо связано с растворимостью примеси в воде и другими показателями, которые ранее считались важными. Авторы обнаружили более сильную связь между сродством поверхности и изменением структуры молекул воды вблизи нее и молекул растворенных веществ.
В некоторых случаях молекулы H2O были вынуждены выстроиться в энергетически невыгодные структуры, но двигаясь ближе к гидрофобным поверхностям, примеси могли бы затем уменьшить количество таких молекул воды, увеличивая тем самым сродство жидкости к поверхности мембраны.
Статья об открытии опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые выяснили, какими характеристиками должны обладать полимерные мембраны, чтобы эффективно очищать воду от примесей
Спрос на питьевую воду растет по всему миру, но предложение далеко не всегда успевает его покрывать. Для обеспечения этого спроса необходимы более производительные методы очистки воды. Синтетические полупроницаемые полимерные мембраны — один из перспективных классов таких материалов, который как нельзя кстати подходит для удаления загрязняющих веществ.
Однако существующие пробелы в знаниях ограничивают совершенствование мембранной технологии и повышение эффективности очистки воды с их помощью. Одной из основных проблем является изучение того, как взаимодействия между растворенными веществами и поверхностями мембран влияют на различные этапы процесса очистки воды.
Авторы нового исследования решили восполнить этот пробел в знаниях. Для этого химики создали компьютерный алгоритм, который моделировал поверхность полимерной полупроницаемой мембраны. Программа постепенно изменяла конфигурацию поверхности материала, добавляя к ней новые химические группы или удаляя их. В процессе она следила за изменением эффективности мембраны в фильтрации воды.
С помощью моделирования ученые обнаружили, что сродство поверхности материала к растворенным веществам слабо связано с растворимостью примеси в воде и другими показателями, которые ранее считались важными. Авторы обнаружили более сильную связь между сродством поверхности и изменением структуры молекул воды вблизи нее и молекул растворенных веществ.
В некоторых случаях молекулы H2O были вынуждены выстроиться в энергетически невыгодные структуры, но двигаясь ближе к гидрофобным поверхностям, примеси могли бы затем уменьшить количество таких молекул воды, увеличивая тем самым сродство жидкости к поверхности мембраны.
Статья об открытии опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ещё новости по теме:
18:20