Спрос на питьевую воду растет по всему миру, но предложение далеко не всегда успевает его покрывать. Для обеспечения этого спроса необходимы более производительные методы очистки воды. Синтетические полупроницаемые полимерные мембраны — один из перспективных классов таких материалов, который как нельзя кстати подходит для удаления загрязняющих веществ.
Начало > Эко новости > Химики выяснили, как создать эффективные фильтры для воды
Химики выяснили, как создать эффективные фильтры для воды
Однако существующие пробелы в знаниях ограничивают совершенствование мембранной технологии и повышение эффективности очистки воды с их помощью. Одной из основных проблем является изучение того, как взаимодействия между растворенными веществами и поверхностями мембран влияют на различные этапы процесса очистки воды.
Авторы нового исследования решили восполнить этот пробел в знаниях. Для этого химики создали компьютерный алгоритм, который моделировал поверхность полимерной полупроницаемой мембраны. Программа постепенно изменяла конфигурацию поверхности материала, добавляя к ней новые химические группы или удаляя их. В процессе она следила за изменением эффективности мембраны в фильтрации воды.
С помощью моделирования ученые обнаружили, что сродство поверхности материала к растворенным веществам слабо связано с растворимостью примеси в воде и другими показателями, которые ранее считались важными. Авторы обнаружили более сильную связь между сродством поверхности и изменением структуры молекул воды вблизи нее и молекул растворенных веществ.
В некоторых случаях молекулы H2O были вынуждены выстроиться в энергетически невыгодные структуры, но двигаясь ближе к гидрофобным поверхностям, примеси могли бы затем уменьшить количество таких молекул воды, увеличивая тем самым сродство жидкости к поверхности мембраны.
Статья об открытии опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.