Наука

Хіміки з’ясували, як створити ефективні фільтри для води

Мембрана

Дослідники проаналізували вплив характеристик поверхні напівпроникної мембрани на її ефективність в фільтрації води. В результаті автори показали, фільтри з якими характеристиками будуть найбільш ефективні у відділенні води від домішок.

Попит на питну воду зростає по всьому світу, але пропозиція далеко не завжди встигає його покривати. Для забезпечення цього попиту необхідні більш продуктивні методи очищення води. Синтетичні напівпроникні полімерні мембрани-один з перспективних класів таких матеріалів, який як не можна до речі підходить для видалення забруднюючих речовин.

Читайте також:  Медики випадково створили вакцину від ревматоїдного артриту

Однак існуючі прогалини в знаннях обмежують вдосконалення мембранної технології і підвищення ефективності очищення води з їх допомогою. Однією з основних проблем є вивчення того, як взаємодії між розчиненими речовинами і поверхнями мембран впливають на різні етапи процесу очищення води.

Автори нового дослідження вирішили заповнити цю прогалину в знаннях. Для цього хіміки створили комп’ютерний алгоритм, який моделював поверхню полімерної напівпроникної мембрани. Програма поступово змінювала конфігурацію поверхні матеріалу, додаючи до неї нові хімічні групи або видаляючи їх. У процесі вона стежила за зміною ефективності мембрани в фільтрації води.

За допомогою моделювання вчені виявили, що спорідненість поверхні матеріалу до розчинених речовин слабо пов’язана з розчинністю домішки у воді та іншими показниками, які раніше вважалися важливими. Автори виявили більш сильну зв’язок між спорідненістю поверхні та зміною структури молекул води поблизу неї та молекул розчинених речовин.

Читайте також:  Генна терапія повернула кільком людям можливість бачити

У деяких випадках молекули H2O були змушені вишикуватися в енергетично невигідні структури, але рухаючись ближче до гідрофобних поверхонь, домішки могли б потім зменшити кількість таких молекул води, збільшуючи тим самим спорідненість рідини до поверхні мембрани.

Стаття про відкриття опублікована в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.