Ученые КБГУ разработали мембраны для очистки воды, устойчивые к стерилизации паром
Специалисты Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ совместно с ИНХС РАН создали половолоконные мембраны из полифениленсульфона, которые не теряют свойства после многочасовой паровой стерилизации.
Обычные мембранные фильтры для очистки воды со временем зарастают биопленками из микроорганизмов, из-за чего падает скорость фильтрации и растет расход энергии. Для их обеззараживания используют автоклавы, но высокая температура и давление часто разрушают структуру пор и снижают прочность полимерных материалов.
В Центре прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ решили подобрать более стойкий состав. Там синтезировали около 30 модификаций полифениленсульфона — термостойкого конструкционного пластика — и сравнили их молекулярную массу и химическую структуру. Из отобранного варианта специалисты ИНХС РАН изготовили половолоконные мембраны: тонкие пористые капилляры, стенки которых пропускают воду, но задерживают бактерии, вирусы и часть примесей.
«Мы изучили микроструктуру, механические показатели и селективность, а затем подвергли образцы циклической паровой стерилизации», — рассказал ведущий научный сотрудник центра Илья Борисов. В общей сложности мембраны пробыли в автоклаве 270 часов при температуре 121 градус и давлении 1,3 бара, и после каждого цикла ученые проверяли их пористость, прочность и способность фильтровать воду. Заметной деградации параметров не обнаружили.
«Ни один из ключевых параметров не деградировал, хотя формально предельный ресурс материала так и не был исчерпан», — отметила младший научный сотрудник ИНХС РАН Алиса Борисова. Из-за этого разработчики условно называют мембраны «вечными» — их предел эксплуатации при жесткой стерилизации пока не установлен.
По словам Борисовой, технологию легко масштабировать: мембраны получают методом фазового разделения, а исходный полимер есть в свободной продаже. Директор офиса технологического лидерства центра Азамат Жанситов добавил, что лаборатория синтезирует полимеры и для медицины, космической отрасли и автомобилестроения.
Следующий этап — испытания фильтров в реальных условиях с загрязнителями и постоянной нагрузкой, после чего ученые планируют создать готовый модуль и перейти к промышленному выпуску. Компактные мембранные установки могут применяться для автономного водоснабжения удаленных поселков, где строить централизованные сети слишком дорого.
