26 мая 2020, вторник, 02:19
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

28 апреля 2018, 16:32

Новая мембрана сможет выловить частицы размером меньше 10 нанометров

Sergey O. Ilyin et al. // Gene, 2018

Российские ученые разработали новую целлюлозную мембрану для выделения частиц размером менее 10 нанометров из органических растворителей и исследовали условия ее формирования. Подробности работы можно найти в журнале Cellulose. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), кратко о нем рассказывает пресс-релиз фонда.

Мембраны широко используются для разделения и очистки жидкостей и выделения из них ценных целевых компонентов. Они могут заменить более энергоемкие и менее экологичные способы разделения, например, дистилляцию (перегонку) — способ, в котором жидкость последовательно испаряется, охлаждается и конденсируется. Для создания мембран, предназначенных для работы в органических средах, авторы работы предложили использовать целлюлозу — возобновляемый и биоразлагаемый полимер, стойкий к органическим растворителям.

«Традиционный метод перегонки хорошо подходит для разделения органических растворителей, но существуют более сложные системы и задачи. Например, в случае регенерации гомогенных катализаторов для их повторного использования, перегонка не всегда подходит, так как при высоких температурах они разрушаются. Процесс фильтрации исключает такой негативный эффект, поскольку проходит при комнатной температуре», — добавил заместитель директора Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН Алексей Волков.

Для формования мембран на основе целлюлозы авторы статьи использовали в качестве растворителя вещество (N-метилморфолин-N-оксид), с помощью которого уже изготавливают целлюлозные нити. Из вязкого раствора целлюлозы в этом растворителе на полимерной подложке ученые формовали листы мембраны, которые затем приводили в контакт с осадителями – веществами, при взаимодействии с которыми растворенная целлюлоза из жидкого раствора переходила в твердую фазу и образовала пористую структуру.

Фото: Sergey O. Ilyin et al. // Gene, 2018

Обычно в качестве осадителя в таких системах используют воду или водно-органические смеси, позволяющие получать как пористые, так и непористые мембраны. В этой работе для получения композиционных мембран с тонким нанопористым селективным слоем из целлюлозы ученые применяли простые спирты – углеводороды линейного строения, где один или несколько атомов водорода замещены группами -OH.

Авторы работы исследовали процесс образования твердой фазы целлюлозы, а также изучили, как температура, содержание целлюлозы в растворе и природа осадителя в ряду спиртов (метанол, этанол, изопропанол, изобутанол) влияют на этот процесс и на свойства сформованных композиционных мембран. Они показали, например, что если осадителем служит этанол или метанол, то получившиеся мембраны имеют нанопоры диаметром менее 2 нанометров, что на два-три порядка меньше среднего размера бактерий. Если же используется изопропанол или изобутанол, то образуются макропоры диаметром более 50 нанометров. Благодаря тому, что размеры пор можно задавать использованием разных осадителей, мембраны могут применяться для решения разнообразных задач разделения.

Тестирование на лабораторных фильтрационных установках показало, что с помощью таких мембран можно выделять из органических растворителей частицы размером менее 10 нанометров. На основе полученных экспериментальных данных ученые построили тройные фазовые диаграммы систем «полимер–растворитель–осадитель». Они показывают, в какой фазе находятся вещества при определенном сочетании температуры, концентрации целлюлозы и природы осадителя. Фазовые диаграммы оказались полезны для объяснения зависимости структуры мембран от параметров процесса. Исследование образования твердой фазы целлюлозы проводилось методом лазерной интерферометрии. Такой метод позволяет получать изображения, на которых визуально можно обнаружить переход полимера из раствора в твердую фазу.

Разработанные учеными мембраны могут найти применение в нефтехимии и органическом синтезе, пищевой промышленности и фармацевтике.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.