Учёные ДГУ разработали мембраны для бесконтактной очистки воды

МАХАЧКАЛА, 17 июня. Исследователи лаборатории «Smart materials» Дагестанского государственного университета создали пористые композитные мембраны, способные разлагать органические загрязнители в воде при помощи ультразвука и переменного магнитного поля, сообщили в пресс-службе вуза.

Результаты работы были опубликованы в международном журнале Materials Today Catalysis издательства Elsevier.

В основе разработки – композитные мембраны, выполненные из фторполимера и наночастиц гексаферрита бария. Научная группа под руководством кандидата химических наук Фарида Оруджева последовательно изучала, насколько эффективно новый материал способен разрушать органические загрязнения. Главный успех дагестанских ученых заключается в том, что материал запускается в работу без прямого механического воздействия и без применения света.

Под действием ультразвука мембрана функционирует в режиме пьезокатализа, производя сильнейшие окислители – гидроксильные радикалы, которые безопасно расщепляют токсичные соединения до безвредных компонентов. В результате степень очистки воды при таком подходе достигает 96% за 60 минут.

Впервые в мире на мембранах подобного типа был показан магнитно-индуцированный пьезокатализ. Под влиянием переменного магнитного поля магнитные частицы внутри мембраны создают локальные микродеформации, которые эффективно передаются полимерной матрице и формируют внутренние электрические поля, разрушающие загрязняющие вещества. При таком полностью бесконтактном способе эффективность деградации органики достигает 81%. При этом созданные мембраны отличаются высокой механической устойчивостью и могут многократно использоваться без потери своих свойств.

Фарид Оруджев подчеркнул, что ключевая особенность разработки – это доказанная возможность запускать каталитические процессы с использованием низкочастотного переменного магнитного поля.

«В нашем исследовании мы показали, что эффективная деградация органических загрязнителей возможна под действием переменного магнитного поля с частотой всего несколько герц. Это принципиально иной подход. Низкочастотное магнитное поле вызывает микродеформации магниточувствительных частиц внутри мембраны, которые передаются пьезоэлектрической полимерной матрице и приводят к генерации внутренних электрических полей. В результате запускаются окислительно-восстановительные процессы, обеспечивающие разрушение загрязнителей без прямого контакта, без света и без применения сложных высокочастотных систем», – отметил он.

По словам ректора ДГУ Муртазали Рабаданова, разработка энергоэффективных и бесконтактных технологий глубокой очистки воды имеет большое значение для мировой экологии и устойчивого развития территорий, позволяя обеспечивать промышленность и сельское хозяйство безопасными водными ресурсами. В перспективе технология может стать основой для создания компактных фильтров для очистки промышленных стоков, систем автономной водоочистки, которые можно активировать дистанционно с помощью физических полей, а также новых типов пьезоэлектрических генераторов энергии.

Исследование выполнено при грантовой поддержке Российского научного фонда.

СПРАВКА [ДАГЕСТАН СЕГОДНЯ]: Пьезокатализ – это направление, в котором механическое воздействие на материал приводит к возникновению электрических зарядов и последующему образованию активных частиц, разрушающих загрязнители. Такие технологии считаются перспективными для водоочистки, поскольку могут работать без добавления реагентов, при этом отличаются энергоэффективностью и подходят для создания компактных систем очистки в промышленности и быту.