Исследования на Международной кафедре ЮНЕСКО инженерной экологии Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова позволяют адаптировать существующие мембраны для решения специфических экологических задач с эффективностью до 99%.
Преподаватель кафедры Илья Красильников в интервью рассказал о перспективных разработках в области мембранных технологий. Ученые кафедры не создают мембраны с нуля, а адаптируют уже существующие точечно захватывать опасные примеси – от ионов меди и хрома до токсичных органических соединений, таких как тяжелые металлы, фенол и гидразин.
«Наша философия – ресурсосбережение. Мы берем готовую мембранную основу от производителя и модифицируем её, придавая специальные свойства для решения конкретных задач. Это позволяет не строить сложнейшее новое производство, а адаптировать доступные технологии под острые экологические проблемы», – пояснил Илья Красильников.
Как это работает?
Принцип мембранного разделения можно описать просто: через полупроницаемую перегородку (мембрану) должны проходить молекулы воды, но не молекулы или ионы загрязнителей. Однако стандартные промышленные мембраны часто «заточены» под соли жёсткости и не справляются со специфическими промышленными загрязнениями.
Именно эту проблему решают в АлтГТУ. Для придания мембранам избирательных свойств используется целый арсенал методов. Например, биополимерные покрытия (хитозан из панцирей ракообразных и моллюсков), меняющие адсорбционную способность поверхности. Метод химической модификации применяется с помощью обработки активными газами (например, оксидом азота) или кислот, встраивающих в полимер мембраны новые функциональные группы. Или через физическое воздействие – плазменных разрядов и электрических токов.
Эти изменения влияют на фундаментальные транспортные характеристики мембраны, заставляя её эффективно задерживать целевой загрязнитель, будь то ион металла или молекула фенола.
Фокус на практике: борьба с фенолом
Особое внимание в исследованиях уделяется очистке фенолсодержащих стоков нефтехимических и коксохимических предприятий. Традиционные методы очистки таких вод громоздки, а мембранные технологии компактны и эффективны.
«Не все существующие мембраны хорошо задерживают фенол. Наши методы модификации, например, обработка оксидом азота или нанесение хитозана, кардинально меняют химические свойства поверхности. В результате фенол отталкивается от нее, либо может прочно связываться, что позволяет достичь степени очистки около 99%», – отмечает Красильников.
От студенческого проекта к перспективной технологии
Интерес к этой теме у Ильи Красильникова начался еще в студенческие годы с исследования возможностей стандартных мембран. За три года работы направление выросло в полноценные научные разработки.
«Технологии модификации уже запатентованы. Мы готовы предложить их производителям мембран, которые хотят выходить на рынок промышленной водоочистки», – говорит молодой ученый.
Пока разработки находятся на лабораторной стадии, но сфера их потенциального применения широка: от очистки промышленных стоков и водоподготовки в химической отрасли до производства высокочистых растворов для пищевой и фармацевтической промышленности. Следующий шаг – поиск промышленных партнеров для внедрения и масштабирования технологии.