Ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 разработали мембраны для очистки воды на основе целлюлозы

Результаты исследования, поддержанного грантом?РНФ, опубликованы в?научном журнале Carbohydrate Polymers.

Сегодня для?очистки воды в?качестве фильтрационных мембран используются полимеры на?основе нефти, такие?как полисульфон, полиэфирсульфон, полиамиды и?поливинилиденфторид. Эти?материалы обладают хорошими механическими свойствами и?справляются со?своей задачей, однако?их?применение связано с?серьезными экологическими рисками и?приводит к?зависимости изготовителей таких?фильтров от?нефтехимического сырья. Кроме?того, производство таких?материалов оставляет значительный углеродный след, а?утилизация отходов приводит к?выработке токсичных веществ и?образованию микропластика, который может накапливаться в?воде и?почве.

Химики Санкт?Петербургского университета совместно с?китайскими коллегами предложили более экологичную альтернативу?— мембраны на?основе производных целлюлозы.

Наша научная группа разработала ультрафильтрационные мембраны из?композиции ацетата и?нитрата целлюлозы, специально предназначенные для?разделения белковых растворов. Принцип работы основан на?методе ультрафильтрации?— процессе мембранного разделения под давлением по?принципу сита. То?есть мелкие частицы проходят сквозь фильтр, а?крупные загрязнители остаются на?нем.

Автор исследования, профессор кафедры аналитической химии 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Анастасия Пенькова

По?ее?словам, для?создания мембран ученые использовали метод инверсии фаз, индуцированный нерастворителем. В?этом?случае приготовленный полимерный раствор наносится на?нетканую подложку, формируя тонкий однородный слой, который затем помещается в?коагуляционную ванну. На?завершающем этапе химики применили методы машинного обучения для?оптимизации состава мембран и?улучшения их?транспортных характеристик.

Данное исследование?— первый опыт применения нитрата целлюлозы для?создания ультрафильтрационных мембран, предназначенных для?разделения белков. Для?полной оценки эффективности таких?мембран планируется продолжить работы по?масштабированию технологии и?изучению их?долговременной стабильности.

Работа выполнена в?рамках проекта ?Разработка новых мембран со?смешанной матрицей на?основе производных целлюлозы для?высокоэффективного, экологически чистого и?ресурсосберегающего мембранного разделения жидких смесей и?создания каталитических мембранных реакторов?, поддержанного грантом?РНФ. В?исследовании использовалась инфраструктура восьми центров Научного парка 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入.

Санкт?Петербургский университет уже?несколько лет подряд является одним из?лидеров по?количеству грантов Российского научного фонда. В?2022?году ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 получили 112?грантов?— это?5,5?% от?общего числа победивших проектов и?наибольшее число грантов для?одной организации. При?этом?25?% поддержанных проектов выполняются под руководством молодых исследователей. В?2023?году Университет сохранил лидерство в?данном конкурсе РНФ: ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 получили 70?грантов, это?5?%?от?общего числа победивших проектов. От?Санкт?Петербургского университета на?конкурс 2023?года было подано 214?заявок, практически каждая третья из?них получила поддержку.

Уже?сейчас можно выделить ключевые преимущества новой технологии: использование возобновляемого сырья, частичная биоразлагаемость (что снижает нагрузку на?экосистемы), а?также более низкая себестоимость по?сравнению с?синтетическими аналогами. Кроме того, инновационные мембраны демонстрируют рекордную производительность при?фильтрации белка, сохраняя при?этом?фильтрующие свойства. Так,?при?схожих значениях задержания и?противообрастающих свойств новые мембраны продемонстрировали более чем в?полтора раза большую производительность по?сравнению с?аналогами из?ацетата целлюлозы, представленными в?научной литературе.