Нановода убивает бактерии
Электроспрей распыляет воду
Тем не менее, полученный аэрозоль оказался на удивление стабильным, говорит ученый: «Мы обнаружили, например, что электрический заряд повышает поверхностное натяжение капли, и процесс ее испарения замедляется. В результате эти искусственно полученные водяные наноструктуры способны долгое время парить в воздухе, хотя обычно капли воды такого размера испаряются мгновенно, за доли секунды».
Высокая стабильность наноаэрозоля
В экспериментах гарвардских ученых нанокапли воды, полученные методом электроспрея, сохранялись в воздухе во взвешенном состоянии от трех до четырех часов. Причем содержали они не только молекулы Н20, поясняет профессор Демокриту: «Электроспрей приводит к расщеплению молекул воды, в результате чего образуются гидроксильные и супероксидные радикалы, то есть реактивные формы кислорода. Эти ионы как бы заключены в каплях воды диаметром 25 нанометров».
Контекст
Драгметалл для катализа: достаточно отдельных атомов
Современная химия не может обойтись без катализаторов. Но из-за содержащихся в них драгметаллов катализаторы очень дороги. Теперь ученые научились обходиться почти совсем без драгметаллов.
Наномази: прорыв в лечении кожных заболеваний
В 2006 году открытие РНК-интерференции удостоилось Нобелевской премии по медицине. Многие эксперты увидели в этом огромный терапевтический потенциал.
Наносеребро: ренессанс старого антисептика
Новый чудо-материал: золотые «нанососиски» (часть II)
Новый чудо-материал: золотые «нанососиски» (часть I)
Наличие радикалов кислорода с исключительно высокой реактивностью дало ученому основание назвать полученные им капельки нанобомбами, поскольку они оказались на редкость эффективным дезинфицирующим средством. При контакте взвешенных в воздухе нанокапель воды с бактериями кислородные радикалы разрушают мембраны бактериальных клеток, и бактерии гибнут.
Эффективность, безопасность и экологичность нановоды
Правда, тут возникает один немаловажный вопрос: безопасна ли нановода для здоровья человека? Ведь все прочие наночастицы, если попадают с вдыхаемым воздухом в легкие, вызывают воспалительные реакции или повреждения тканей вплоть до злокачественных новообразований. Профессор Демокриту выполнил ряд токсикологических исследований на мышах и, к собственному удивлению, не обнаружил никаких тревожных признаков.
Ученый объясняет это так: «Наши легкие покрыты изнутри тонким слоем слизи. Эпителиальные клетки легочной ткани расположены под этим слизистым слоем. Нанокапельки воды, попав на это водянистое покрытие, тотчас нейтрализуются и растворяются. То есть они вообще не вступают в контакт с эпителиальными клетками, а потому не могут причинить легочной ткани ущерба, как это происходит в случае других наночастиц».
О практическом применении речь пока не идет
Если при этом никаких проблем не возникнет, тогда можно будет вести речь и о практическом использовании нановоды. Некоторые из идей ученого выглядят сегодня совершенной фантастикой: например, подключаемое к USB-разъему компьютера миниатюрное устройство для распыления воды в электрическом поле. Такое устройство позволит создать вокруг рабочего места невидимую защитную оболочку, своего рода экран, отражающий с помощью нанобомб угрозу бактериальных инфекций.
Нановоды: Когда вода перестает быть водой
У большинства веществ при переходе из жидкого состояния в твердое плотность увеличивается, но с водой такого не происходит: плотность льда меньше, чем у воды. Поэтому многие ученые считают, что и в сжатом состоянии (например, в нанометровом канале) вода сохранит свойства жидкости.
Однако, когда физик Элиза Рьедо (Elisa Riedo) с коллегами начали изучать протекание воды сквозь наноразмерный канал, оказалось, что вода формирует слои. Эксперимент был выполнен при помощи иглы атомно-силового микроскопа: измерялась сила, с которой вода давит на иглу при протекании под ней. Ожидалось, что из-за вязкости воды силы эти будут не очень велики. Но когда расстояние от иглы до поверхности составило около нанометра, прибор зафиксировал сильное отталкивание. При дальнейшем уменьшении расстояния эта сила начала осциллировать, что можно объяснить образованием в жидкости слоев.
Такая сжатая водная пленка в вертикальном направлении ведет себя как твердое тело, формируя слои, параллельные поверхности, в то время как в горизонтальном направлении она остается жидкой. Это похоже на некоторые типы жидких кристаллов. Поведение воды было теоретически смоделировано, и полученный результат хорошо согласуется с экспериментом.
Ученые провели серию экспериментов на разных поверхностях. Они обнаружили, что эффект образования слоев был более ярко выражен на гидрофильных поверхностях. Также была определена вязкость водного слоя: оказалось, что на гидрофильной поверхности вязкость начинает значительно увеличиваться, когда толщина слоя достигает 1,5 нм, а при дальнейшем сжатии вязкость возрастает на несколько порядков. По мнению исследователей, вязкая вода может оказаться превосходной смазкой, что может быть успешно использовано в ряде перспективных наноустройств. Понимание свойств воды на наноразмерном уровне будет полезным и в таких областях как биология и фармацевтика, где очень важен перенос жидкостей через наноразмерные каналы и поры.
Об атомно-силовой микроскопии читайте подробнее в статье: «Туннель в наномир».
Бизнес на воде: как продать чудо
Наши предки знали…
Откуда взялось: Если верить классику отечественной фольклористики Владимиру Проппу, сюжет о живой и мертвой воде появился еще у древних греков, а оттуда перекочевал в славянские сказки. Много веков эту историю рассказывали детям перед сном. Но сейчас мемы «живая вода» и «мертвая вода» превращаются в инструмент рекламы. Набрав эти словосочетания в Яндексе, за первыми же ссылками обнаруживаешь не произведения народного творчества, а прайс-листы на «активаторы», «структуризаторы» и иные диковинные приборы.
В чем обман: Ложь в системе аргументации. Действительно, многие столетия жизнь человека напрямую зависела от качества воды. Микробы, попавшие в колодец, могли выкосить деревню и даже город. А промывание ран водой было одной из немногих доступных медицинских технологий (мечи и копья человечество освоило чуть раньше хлоргексидина и пенициллина). Этих двух простых доводов хватило бы, чтобы объяснить появление в фольклоре «живой» и «мертвой» воды и поставить сборник сказок на полку.
Можно сколько угодно почитать далеких предков, но у них не было ни электронных микроскопов, ни тысяч реактивов, ни компьютерных моделей, ни двойных-слепых-плацебо-контролируемых клинических исследований. Зато была чудовищно низкая продолжительность жизни и массовая младенческая смертность.
Кислотно-щелочное чудо
Цитата: «Ионизатор живой и мертвой воды… Производит щелочную воду четырех режимов… Производит кислотную воду двух режимов… Стоимость: 201 000 рублей» (из рекламы).
Наш организм слишком сложен и умен, чтобы на него могло повлиять небольшое подкисление и подщелачивание воды. Иначе стакан апельсинового сока был бы смертелен.
«Посмотрите, что вы пьете. «
Цитата: Интеллигентный человек звонит в вашу дверь.
— Добрый день! Мы представители Горводоканала. Проверяем качество воды. Хотите посмотреть, что вы пьете?
— Так, где у вас розетка? Подключаем анализатор. Наливаем в него воду из вашего крана. Ждем… Смотрите.
Водопроводная вода начинает бурлить, и в ней образуется неприятный грязно-рыжий осадок. Хозяин квартиры печально вздыхает.
— Наш прибор показал, что в воде содержится огромное количество вредных солей, тяжелых металлов и информационных загрязнителей. Это очень опасно! Рекомендуем вам установить дополнительную систему водоочистки.
— А сколько это стоит?
— Не волнуйтесь, вы прямо сейчас можете оформить кредит… (почти реальный диалог).
В чем обман: Во всем. Продавцы не имеют отношения к службам Водоканала; вода из-под крана не такая уж опасная; никакой, даже очень качественный фильтр для квартиры не может стоить таких денег.
Поскольку мошенников стало ну очень много, в конце 2016 года Мосводоканал выступил с эмоциональным обращением к общественности: «Сотрудники Мосводоканала не предлагают и не устанавливают бытовые фильтры для очистки питьевой воды! Наши специалисты не проводят отбор проб воды в квартирах жителей с целью дальнейшей продажи бытовых фильтров! Сотрудники Мосводоканала не оформляют кредиты жителям на покупку бытовых фильтров!»
Молитва и физика
Цитаты: «Сложение пальцев священнослужителя дает большую концентрацию энергии, и происходит большее изменение оптической плотности воды в короткой ультрафиолетовой области спектра (200-240 нм), в 2,5 раза… Вода различает даже степень веры: значение D воды, перекрещенной мирянином (и без нательного креста), намного ниже, чем от Крестного знамения верующего человека…» (А.Д. Малаховская «О тайне святой воды». СПб, 2005).
«Установлено, что биополе крещенской природной воды, а также освященной в различных храмах, независимо от места, времени и исполнителя этого таинства, имеет протяженность порядка размеров нашей Солнечной системы…» (К.Ф. Комаровских и Н.И. Комаровских // Труды Санкт-Петербургского государственного университета культуры и искусств, 2014 год).
Откуда взялось: Наука бодро идет вперед. Все дальше смотрят космические телескопы, все мощнее становятся коллайдеры. Но религия никуда не делась, многие люди продолжают верить и молиться. Кто-то, не выдержав этого когнитивного диссонанса, начинает объяснять ритуалы и символы с помощью объективных законов физики.
В чем обман: Понятное дело, физики-атеисты хихикают над очередной версией «православной науки», в которой нарушаются законы, известные восьмикласснику. Но против таких исследований выступили и представители РПЦ. Например, Александр Смирнов из миссионерского отдела Санкт-Петербургской епархии: «Бога невозможно посылать больше или меньше освящать воду даже очень правильно сложенными перстами, если только не считать Святой Дух силой наподобие электричества».
Вспомнить все
Цитаты: «Вода, как дискета, записывает нашу жизнь?» (заголовок в одной весьма уважаемой общественно-политической газете). «Учеными обнаружено, что внутренние жидкости новорожденных детей на 100% состоят из микрокластерно структурированной воды» (формулировка, обнаруженная нами сразу на 16 рекламных сайтах).
Увы, вода подчиняется законам физики. Ее молекулы способны образовывать структуры только на время, измеряемое триллионными долями секунды. То есть чтобы жидкость сохранила свои волшебные свойства, она должна перемещаться по пищеводу и кишечнику быстрее, чем со скоростью света.
Водородные связи, объединяющие молекулы, очень слабые, и их постоянно разрушает самоперемешивание: даже если мы просто поставим стакан на стол, из-за перепадов температуры и давления в нем постоянно будет происходить движение.
Лучший обзор исследований долговременной памяти воды был опубликован в журнале «Успехи физических наук» (УФН, 2014, №2). Выводы для любителей водных воспоминаний неутешительные: «Гипотеза о существовании в воде долгоживущих структур, которые могли бы являться некоторыми информационными матрицами и служить элементами памяти, опровергается экспериментами».
Серебро внутри тебя
Откуда взялось: Ионы серебра действительно могут использоваться для борьбы с микроорганизмами. Они вмешиваются в метаболизм и размножение клеток, заменяя ионы других металлов, например кобальта. Микробы не выдерживают и гибнут. Это свойство серебра использовалось людьми давно, когда не было ни современных фильтров, ни более эффективных антисептиков.
В чем обман: Ложь начинается с отсылки к Нобелевской премии. В списках лауреатов по химии, физике и медицине с физиологией не обнаружилось ни одного человека с именем хоть как-то напоминающим «Роберт Сейнер». Более того, нет сколько-нибудь известного ученого-иммунолога, которого бы звали похожим образом. Он существует только в статьях о пользе серебряной воды.
Вторая «неточность» связана с сохранением полезных бактерий. Ионы серебра не носят с собой справочники по микробиологии и атакуют любых микробов, да и вообще любые клетки.
Магнитная эпидемия
Цитата: «Магнитное поле Земли уменьшилось за последние 500 лет примерно вдвое. Недостаток естественного магнитного воздействия негативно сказывается на нашем здоровье. А постоянное нахождение в железобетонных зданиях, в автомобилях, поездах и самолетах еще больше уменьшает воздействие магнитного поля Земли. Доктор Никагава описал в 1976 году симптомы болезни, которую назвал «синдромом отсутствия магнитного поля» (из статьи, напоминающей научно-популярную).
«Мы заслужили доверие…»
Цитата: «Эффективность нашей разработки подтверждена патентами, наградами, научными публикациями и отзывами клиентов…» (типичный текст производителей чего угодно).
Откуда взялось: Когда человеку объясняют, что правильно обработанная вода спасет его от всех болезней, повысит настроение и наладит сексуальную жизнь, то у него возникает логичный вопрос: а почему я должен в это верить? И тут ему подсовывают сканы дипломов, копии патентов и благодарные отзывы потребителей. Выглядит убедительно.
И наконец, отзывы излечившихся потребителей. Подозреваем, что значительная часть этих текстов придумана. Хотя кому-то, возможно, и впрямь удалось поправить здоровье. Эффект плацебо никто не отменял.
Главный вопрос: как отличить жуликов от честных производителей систем водоочистки? Попробуем сформулировать основные признаки, которые должны заставить задуматься о том, что вас пытаются обмануть:
Утверждения, что устройство способно вылечить все недуги: от изжоги до инфаркта.
Рассказы о «великом открытии», которое «официальная» наука боится признавать.
Ссылки на публикации лишь в популярных СМИ, а не в рецензируемых научных изданиях.
Противоречия базовым постулатам физики, химии и биологии.
Обращение к мистическим сущностям, духовным практикам и преданиям предков.
Визиты на дом с демонстрацией химико-физические шоу.
Нано вода что это
Наноионизированная вода (Nano Super Ion Water — NSIW) [1] — новый продукт для российского рынка. Однако она уже широко используется в странах Юго-Восточной Азии и приобретает популярность в других странах, прежде всего, как экологичное очистительное средство с широким спектром применений как в промышленности, так и в быту.
NSIW формируется электролитическим способом из подготовленной водопроводной воды на основе нового запатентованного метода.
При электролизе кластеры водопроводной воды произвольной формы и размеров (обычно 15–20 молекул Н2О — рис. 1а) разрушаются и происходит формирование новых кластеров воды, причем при минимизации энергетических затрат. В результате получаются меньшие по размеру кластеры симметричной шестигранной формы, состоящие всего из шести молекул воды (рис. 1б). В процессе ионизации молекула воды расщепляется на отрицательно заряженный ион гидроксила [OH–] и на положительно заряженный ион водорода [Н+] (рис. 1в).
а) б) в)
Рис. 1. Электролитический способ производства нано ионизированной воды
NSIW — очень сильнощелочной электролизной водой с концентрацией ионов водорода pH 12,5 и окислительно-восстановительного потенциала ORP – 900 мВ. Для сравнения, у водопроводной воды рН около 7, у щелочной воды для питья — около 8–9. В отличие от щелочной воды, образованной каустической содой или другими едкими щелочами, NSIW чистая 99,83 % вода не вызывает раздражение кожи или химических ожогов. Тем не менее она не пригодна для питья и может быть использована только для наружного применения.
Испытания, экспертизу и сертификацию Наноионизированной воды NSIW проводила швейцарская компания SGS, являющаяся мировым лидером в этой сфере. Установлено, что NSIW является экологичной и безопасной для человеческого организма и окружающей среды. Исследования были проведены и в России специализированным учреждением ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора (Москва) и также подтвердили безопасность NSIW для человека и животных. По их результатам, Наноионизированная вода была отнесена к 4 классу опасности по ГОСТ 12.1.007–76. То есть продукт может быть использован как в промышленности, так и для личного и домашнего пользования.
NSIW обладает:
— мощными очистительными и дезинфицирующими свойствами;
— способностью уничтожать разные виды грибков и бактерий;
— убирает неприятные запахи;
— блокирует коррозию;
— не содержит поверхностных активаторов и других синтетических химических веществ и, что важно, не требует специальной утилизации;
— имеет большой срок хранения — 1 год в закрытом виде, защищенном от попадания прямых солнечных лучей, УФ-излучения и воздействия высокой температуры.
Нагрев NSIW до 40
90°С увеличивает ее активность.
Так как NSIW состоит только из фильтрованной воды (чистой воды 99,83 %), гидроксида калия (КОН 0,17 %) и гидроксилов ОН-, она не содержит загрязнителей окружающей среды, которые присутствуют в промышленных и бытовых моющих и чистящих средствах. В связи с этим, на использование Наноионизированной воды не накладывается никаких ограничений, как на вещества со свойствами биохимического потребления кислорода (БПК), химического потребления кислорода (ХПК), попадающих в регистр выбросов и переноса загрязнителей (РВПЗ) и относящихся к летучим органическим веществам (ЛОВ), также NSIW безопасна в пожарном отношении.
Хотя Наноионизированная вода — это просто вода, ее производительность за счет большей способности проникновения меньших по размеру кластеров в загрязняющие агломераты сравнима с синтетическими моющими средствами при очистке готовых изделий и оборудования от технологических загрязнителей. Проведенные испытания на антикоррозионные свойства показали, что сталь не становится ржавой в течение длительного периода времени, так как NSIW не содержит ионов хлора (рис. 2). После высыхания обработанной Наноионизированной водой стальной пластины эффект антикоррозии продолжается в течение от нескольких дней до нескольких недель, потому что на поверхности образовывается защитная мембрана.
Рис. 2. Испытание стальной пластины на коррозию в обычной воде (а) и в нано ионизированной воде (б) спустя неделю с начала эксперимента
Исследования также показали, что высокая концентрация ионов водорода NSIW пагубно влияет на вирусы и бактерии. По данным SGS, бактерии, связанные с пищевым отравлением, гибнут в NSIW в течение 30 секунд.
Таким образом, использование Наноионизированной воды в качестве моющего, чистящего и антикоррозийного средства, а также как разбавителя для СОЖ, позволяет решить следующие производственные задачи:
— очистка труднодоступных мест металлоизделий, а также изделий оптико-электронной промышленности;
— очистка металлорежущего, шлифовально-полировального и других видов оборудования от загрязнений и остатков СОЖ;
— защита металлоизделий и оборудования от коррозии;
— устранение неприятных запахов от активности бактерий;
— продление срока использования СОЖ за счет защиты от биоповреждений;
— снижение промышленных отходов за счет уменьшения расхода моющих растворов;
— улучшение условий труда работников и рабочей среды.
NSIW может использоваться в качестве очистительного средства для уборки в общественных местах и учреждениях. Еще одной перспективной сферой применения является использование Наноионизированной воды в качестве агента, связывающего вредные выбросы отработанных промышленных газов, таких как сажа, токсичные летучие органические вещества и неорганические соединения. Специальное оборудование превращает Наноионизированную воду в наномикропузырьки, которые, смешиваясь с газами, придают ей еще большую активность, чем и достигается эффект поглощения вредных выбросов в атмосферу. Структурная схема процесса очитки дымовых газов мусоросжигательной печи показана на рис. 3. В результате обеспечиваются установленные нормы выбросов отработанных газов; низкое потребление энергии; безопасность за счет отсутствия химических веществ. Возможна автоматизация процесса.
Рис. 3. Структурная схема процесса очитки дымовых газов мусоросжигательной печи с помощью нано-микропузырьков NSIW
Уже начат выпуск широкой линейки потребительских товаров, использующих Наноионизированную воду с пониженным значением рН. Это увлажнители воздуха для помещений, автомобильные внутрисалонные распылители для очищения воздуха от пыли, микробов и неприятных запахов и др. [2]. Документально подтвержденные протоколами испытаний результаты негативного влияния NSIW на микробы и вирусы, в том числе и вирусы гриппа [3] вызывают все больший потребительский спрос на данный продукт.
Углеродные наноматериалы для очистки воды
Для очистки воды все шире используются мембранные методы. Новым поколением мембран для фильтрации, дезинфекции и обессоливания воды являются мембраны на основе графена и углеродных нанотрубок, отличающиеся высокой скоростью пропускания воды, исключительной селективностью, устойчивостью к биообрастанию и сильными противомикробными свойствами. Пока в мире на стадии пилотных испытаний находится лишь малая часть таких мембран и фильтров, но их коммерциализация вполне реальна благодаря стремительному росту производства графена. В России производство графена, углеродных трубок и новых материалов на их основе весьма невелико, и говорить о внедрении мембран последнего поколения еще рано.
Одной из наиболее важных глобальных задач, если не самой важной, является обеспечение жителей нашей планеты качественной питьевой водой.
Для решения этой задачи широко используются мембранные методы. (О мембранной технологии и мембранах различного типа подробно рассказано в статье [1]).
Микрофильтрационные мембраны с размером пор 0,5-10 мкм задерживают взвеси, коллоидные примеси, водоросли, крупные бактерии. Ультрафильтрационные мембраны (поры 10-500 нм) очищают воду от вирусов, бактерий, крупных макромолекул. Обратноосмотические мембраны имеют самые маленькие поры, 1-10 нм (по другой классификации менее 1 нм), и позволяют удалять из растворов различные молекулы и ионы, включая одновалентные.
Нанотехнологии для очистки воды
Нанотехнология определяется как совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм (хотя бы в одном измерении) и в результате этого приобретающие принципиально новые качества. Исследования, проводимые во многих лабораториях мира, показывают, что такие свойства синтезированных наноматериалов как большая удельная поверхность, высокая проницаемость, каталитическая активность, устойчивость к биообрастанию, возможность функционализации и др. позволяют эффективно использовать их для получения чистой воды. Предложены наноматериалы и нанокомпозиты для адсорбции и удаления катионов, анионов, очистки от нефтепродуктов (углеродные, нано-цеолиты, наночастицы оксидов металлов).
Для дезинфекции воды в местах потребления и для снижения биообрастания мембран используют наночастицы серебра. Нано-TiO2 отличается высокой фотокаталитической активностью; на его основе разработаны коммерческие продукты для очистки сточных вод от органических примесей.
Углеродные нанотрубки для водоочистки и дезинфекции
Необычное поведение газов и жидкостей внутри углеродных нанотрубок уже давно привлекло внимание ученых. Сначала теоретики показали, что транспорт молекул через УНТ может быть на порядки величин больше, чем через другие известные материалы с порами тех же размеров [9]. Затем эти предсказания были подтверждены экспериментально на мембранах из вертикальных нанотрубок, помещенных в плотную пленку из полимеров или нитрида кремния 11.
Скорость потока воды через мембрану из плотноупакованных нанотрубок диаметром 99% E.Coli было удалено из водных суспензий.
Мембраны из прямых открытых нанотрубок в плотной матрице
Мембраны, состоящие из прямых открытых вертикальных нанотрубок в плотной матрице, позволяют использовать уникальные транспортные свойства этих углеродных наноматериалов.
О первых работах по синтезу плоских мембран из УНТ в плотной пленке из полимеров, нитрида кремния уже говорилось выше 11. Исследования активно продолжаются. Обычно нанотрубки выращивают на какой-либо подложке, например, используя метод химического парофазного осаждения (CVD), затем промежутки между ними заполняют так, чтобы поток воды проходил только по каналам нанотрубок. Иногда УНТ синтезируют в макропорах подложки (например, из оксида алюминия). Используются также подходы самосборки. По оценкам, сделанным авторами [15], мембраны с 0,03% нанотрубок в плотной матрице могут быть эффективнее всех существующих систем обратного осмоса для опреснения морской воды. Сольватированные ионы, размер которых больше внутреннего диаметра нанотрубки, останутся в морской воде. Прохождение меньших ионов можно предотвратить путем функционализации УНТ. Например, мембраны из нанотрубок диаметром около 2 нм в нитриде кремния, синтезированные авторами [28], благодаря функционализации УНТ при фильтрации раствора не пропустили 91% ионов размером 0,95 нм. Расчеты методами молекулярной динамики подтверждают эффективность использования УНТ для опреснения морской воды [29].
Заметим, что уникальные свойства углеродных нанотрубок позволяют также создавать эффективные сорбенты и простые, недорогие, но чувствительные и быстродействующие сенсоры для детектирования многих токсинов в воде [36].
Мембраны из графена
Авторы работы [37] с помощью ионной бомбардировки и последующего травления создали в графене поры диаметром 0,4 нм (плотность пор 1012/см2) и впервые продемонстрировали селективный быстрый ионный транспорт в мембране одноатомной толщины. Проницаемость в 50 раз больше, чем у обычных мембран, применяемых для обессоливания. Авторы считают, что их мембраны особенно перспективны для биомедицины, т.к. для процессов нанофильтрации или обессоливания нужны мембраны больших размеров. Проблему масштабирования можно решить, если вместо графена использовать так называемый оксид графена, который легко получается при расслаивании предварительно окисленного графита на отдельные листы.
Композитные мембраны графен/полимер
С помощью графена можно создавать композитные мембраны с сильными противомикробными свойствами. Авторами работы [40] синтезированы полиамидные мембраны с нанопластинками графена на поверхности (связь обеспечена взаимодействием гидроксильных групп оксида графена с гидроксильными группами полиамидного активного слоя). Эксперименты показали, что в течение 1 часа на поверхности погибает 65% бактерий, при этом транспортные свойства мембраны не ухудшаются.
Такие композитные мембраны, так же как и многослойные графеновые, можно производить в промышленных масштабах, т.к. оксидированную форму графена получают, используя хорошо известные относительно недорогие методы химического окисления графита.
Проблемы и перспективы
Компания Lockheed Martin Corp. представила мембрану PerforeneTM для использования в опреснителях морской воды (и не только). PerforeneTM изготавливается из графена с нанометровыми отверстиями, пропускающими воду и задерживающими ионы натрия, хлора и др. PerforeneTM позволяет в пять раз повысить пропускную способность, снизить энергозатраты на 10- 20%, подавить биообрастание на 80%. Поскольку производство УНТ- и графеновых мембран больших размеров остается сложным и дорогим, можно предположить, что в ближайшее время будут предложены устройства для индивидуального потребления. Тем не менее, и ученые, и технологи настроены оптимистично. Достаточно посмотреть, как в последние несколько лет стремительно развиваются технологии массового производства графена и растут предложения по коммерческому использованию.
К сожалению, приходится признать, что в России, несмотря на замечательные научные достижения, производство графена, УНТ и новых материалов на их основе очень ограничено, и говорить о внедрении мембран нового поколения рано.
Фото в начале статье: prom-water.ru
Ольга Алексеева, кандидат физико-математических наук,
начальник отдела физикохимии и технологии новых материалов НИЦ «Курчатовский институт»
Журнал «Вода Magazine», №6 (82), 2014 г.
