Российские учёные создали новый материал для очистки питьевой воды от вирусов и бактерий
Новый материал для очистки питьевой воды от вирусов, бактерий и продуктов их жизнедеятельности создали учёные Кабардино-Балкарского государственного университета.
В отличие от других мембран, разработка подходит для многократного использования, поскольку может быть быстро и дёшево очищена с помощью пара.
Мембрана мечты
Как отмечается в представляющей результаты исследований публикации на страницах издания Polymers, из-за образования бактериальных плёнок и налипания микроорганизмов на мембраны фильтры для очистки воды со временем теряют эффективность. Самый простой, дешёвый и экологически безопасный способ борьбы с таким загрязнением поверхностей – это стерилизация паром. Но существующие мембраны так обрабатывать нельзя, объясняют в КБГУ.
– Сейчас на рынке нет полимерных мембран, устойчивых к такой обработке: пары воды при высокой температуре разъедают полимерные фильтры, – отмечает ведущий научный сотрудник Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ Илья Борисов. – Поэтому их дорогостоящие элементы используются один раз или подвергаются обработке агрессивными химическими веществами.
Вместе с коллегами из Института нефтехимического синтеза им. Александра Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) учёные КБГУ разработали новый материал, который может выдерживать более 300 часов обработки паром и многократно использоваться в системах очистки воды. Новая мембрана на основе полифениленсульфона (ПФСФ) эффективно «задерживает» не только вирусы и бактерии, но и продукты их жизнедеятельности, подчёркивает Борисов.
– Разрабатываемая нами технология нужна в регионах, где существует дефицит чистой воды, – поясняет эксперт. – Механизм ультрафильтрации с помощью новой мембраны предполагает небольшие затраты на создание давления в системе (от одного до трёх бар). Такая технология особенно эффективна в регионах, где нет крупных промышленных очистных сооружений.
Также специалисты КБГУ и ИНХС РАН создали методику синтеза мембран из ПФСФ, которые предназначены для эффективной фильтрации больших объёмов воды.
В полевых условиях
Ранее ещё один новый способ очистки и обеззараживания воды в полевых условиях предложили специалисты Северо-Кавказского федерального университета. Он позволяет снизить жёсткость воды и уничтожить грибки и бактерии, опасные для здоровья человека. Как рассказали РИА «Новости» исследователи, новый способ заключается в прогоне потока обрабатываемой воды через бактерицидный фильтр-элемент из пористого полимерного материала, модифицированного наночастицами. В качестве пористого полимерного материала используют полиэтилен, а в качестве противомикробных агентов – частицы серебра и меди. Основной недостаток такой системы – периодическое загрязнение пористого материала, необходимость его замены или чистки, а также высокая стоимость, подчеркнули в вузе.
Самое интересное, что разработанный способ предполагает производство питьевой воды в полевых условиях из скважинной, колодезной или речной воды. Для получения воды питьевого качества не требуется установка оборудования, для которого необходимо постоянное обслуживание, подчёркивает профессор Департамента строительной инженерии и прототипирования Института перспективной инженерии СКФУ Николай Стоянов.
– Вода из указанных источников пропускается через электродиализатор с нейтральной полупроницаемой мембраной, выполненной, например, из брезента, – говорит он. – Образующийся в результате электрохимической реакции гипохлорит натрия обеззараживает поток, а также обеззараживание осуществляется действием электрического поля.
Учёный уточняет, что кроме удаления уже существовавших в воде микроорганизмов реагент предотвращает вторичное появление в ней бактерий. Также в ходе электрохимического процесса осаждаются ионы кальция и магния, которые удаляются продувкой из нижней части камеры, и достигается оптимальная жёсткость воды.
– Кроме того, вода пропускается через мраморную или доломитовую крошку, что улучшает её вкус: из горько-солёной она становится чуть сладкой, – продолжает Стоянов. – Устройство подходит не только для полевых условий. Оно может быть исполнено как для индивидуального водоснабжения, так и для водоснабжения нескольких домов (улицы) путём создания локальной водопроводной сети.
Учёные не только разработали технологическую схему обработки воды, но и доказали её экономическую эффективность: расход электроэнергии составляет 1,2 кВт·ч на один кубометр обработанной воды.
Василий АКУЛОВ.