Привет всем!
Еще одна очень астраханская тема: статья Яна Остеркампа для spektrum.de "Добыча питьевой воды: вода из воздуха пустыни".
"Некоторое время назад исследователи обнаружили, как фильтровать жидкую воду из сухого воздуха и собирать ее с помощью солнечного света. В настоящее время этот процесс становится все более сложным, поскольку химики все лучше понимают его в деталях.
Так называемые металлоорганические каркасы, или МОФы, - это материалы, полные отверстий, как швейцарский сыр, и, как надеется химическая промышленность, возможно, такие же полезные, как швейцарский армейский нож. Будучи очень селективным фильтром, химические мини-скафандры могут хранить, фильтровать, разделять или концентрировать различные молекулы на катализаторе. MOF часто применяются для работы с газами, но их также можно использовать для впитывания воды, как губку, и даже извлечения ее из сухого воздуха. Эта технология, которая теоретически может быть использована для извлечения воды из воздуха в пустыне, еще не полностью разработана - но теперь немецко-американская исследовательская группа смогла еще больше оптимизировать процесс извлечения воды из воздуха пустыни.
MOFs состоят из металлов и органических веществ, которые образуют пористую структуру из крошечных полостей с большой внутренней поверхностью. В 2015 г исследователи уже создали специальные алюминиевые MOFs, которые задерживают молекулы воды даже при низкой влажности в 20%, что характерно для пустынь. Из полностью пропитанной MOF губки вода может быть выдавлена с помощью солнца без дополнительной энергии: вода испаряется из нанопор и конденсируется на охлаждающих ребрах, которые затем могут направить ее в емкости для сбора питьевой воды. Прототип в итоге смог извлекать из воздуха пустыни почти 3 л воды в день, используя 1 кг MOF.
До сих пор было недостаточно ясно, почему именно молекулы воды так хорошо прилипают к алюминиевым МОФам. Команда исследователей под руководством Иоахима Зауэра из Университета Гумбольдта в Берлине теперь попыталась выяснить это с помощью рентгеновской кристаллографии и квантово-химических расчетов в полостях MOFs. Из наблюдений стало ясно, как и где молекулы воды попадают в каркас на атомном уровне. Оказывается, важную роль здесь играет и взаимодействие молекул воды друг с другом: в то время как первые молекулы воды соединяются с органическими веществами MOF, последующие молекулы воды сначала образуют цепочки внутри полостей, затем кластеры и, наконец, сеть кластеров. Исследование было опубликовано в журнале "Science".
Для последующего функционирования коллектора воды важно, чтобы первые молекулы воды не были слишком плотно связаны с MOFs, иначе вода не сможет быть просто выдавлена из материала. С помощью наблюдений в экспериментах и компьютерных моделей исследователи смогли разработать MOFs, которые образуют кластеры молекул воды, но в то же время не прилипают слишком плотно к органическим материалам.
"Разработка водопоглощающих материалов до сих пор основывалась на методе проб и ошибок. Теперь, когда мы понимаем, как происходит молекулярная эволюция водных структур в металлоорганических материалах, мы можем специально оптимизировать их на атомном уровне", - говорит Зауэр в пресс-релизе. В зависимости от внешней температуры и влажности молекулы воды ведут себя по-разному - это исследование теперь может способствовать созданию определенных экологически оптимизированных MOF, которые, возможно, можно будет использовать даже при низких температурах в более холодных регионах."
Что скажете? Конечно, пока не для домашнего пользования, но!
Желаю всем иметь дома постоянно льющуюся чистую, пригодную для питья воду!
https://www.deepl.com/translator
Спасибо, что дочитали до конца! Прошу поставить "нравится" и записаться на мой канал!
https://zen.yandex.ru/id/5d1262217dc1f900b030f7bd
Я пишу в форме дневника и каждая тема имеет продолжение! Читайте мои статьи и советуйте друзьям!