Проблема дефицита пресной воды присутствует в разных регионах нашей планеты, особенно в странах третьего мира. По данным ООН, каждый шестой человек в мире страдает от нехватки пресной воды. Для опреснения морской воды используются перегонные установки и фильтры обратного осмоса, однако обе эти технологии требуют существенных затрат энергии.
Фильтры с мембранами, пропускающие молекулы воды и не пропускающие ионы солей, могли бы решить эту глобальную проблему, однако подходящий материал для идеальной мембраны до сих пор не найден. Ключ к созданию такой мембраны — в строго выверенном размере пор: они должны быть достаточно велики, чтобы пропускать молекулы воды, но слишком малы для ионов солей и других загрязнителей.
После получения в 2004 году графена и позже — его оксидов эти новые материалы пытаются использовать для создания мембран с заданным диаметром пор. Однако до сих пор исследователи сталкивались с непреодолимой, казалось бы, проблемой: минимальный размер отверстий в мембранах из оксида графена увеличивается при погружении материала в воду. При контакте с водой поры расширяются до 9 Å в диаметре и начинают пропускать ионы большей части распространенных солей.
Исследовательская группа из Манчестера, в которой работал, в том числе, Андрей Гейм — один из тех, кто первым получил графен — предложила методику, позволяющую избежать расширения пор на листках оксида графена при погружении в воду. Методика позволяет контролировать диаметр отверстий мембраны — а значит, управлять ее фильтрующей способностью. В лаборатории удалось получить образцы материала с порами диаметром в 6.4 Å, достаточно малым для эффективного опреснения морской воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnlogy.
У термина «оксид графена» нет строгого определения: под ним понимают частицы графена с присоединенными внутри углегодной структуры или по краям кислородсодержащими группами атомов. Производство таких материалов — многообещающая и быстро развивающаяся отрасль промышленности. Цены на такие материалы сейчас сопоставимы с ценами на драгоценные металлы, но постоянно снижаются; эксперты предсказывают рост рынка оксида графена на 50% в год, число производителей постоянно увеличивается. Это позволяет надеяться на радикальное удешевление оксида графена в ближайшем будущем, что позволит использовать этот материал в фильтрах для опреснения воды в бедных странах.
Кроме создания мембран для опреснения морской воды оксиды графена находят все более широкое применение в медицине и фармакологии и уже используются для очистки воды от радионуклидов и очистки воздуха.
Designed by