Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета (КБГУ) вместе с коллегами разработали мембраны для очистки воды, которые выдерживают многократную стерилизацию перегретым паром. После 270 часов испытаний при температуре 121 °C и давлении 1,3 бара материалы сохранили прочность, пористость и скорость фильтрации. Результаты исследования опубликованы в журнале Separation and Purification Technology, о разработке сообщило РИА Новости.
Половолоконные мембраны представляют собой тонкие пористые трубки. Их стенки пропускают воду, но задерживают растворенные частицы, вирусы и бактерии. Такие волокна можно объединять в компактные фильтрующие блоки, однако обычно для их производства применяют полимеры, которые не всегда выдерживают повторную обработку паром.
В процессе эксплуатации на фильтрах могут образовываться микробные биопленки. Они ухудшают прохождение воды, снижают производительность оборудования, повышают энергозатраты и сокращают срок службы мембран. Для удаления загрязнений используют автоклавирование, но из-за высокой температуры поры некоторых материалов деформируются, что ухудшает работу фильтра.
Исследователи КБГУ и Института нефтехимического синтеза РАН получили около 30 вариантов термостойкого полифениленсульфона. После изучения химического состава и молекулярной массы ученые выбрали наиболее подходящий материал и изготовили из него половолоконные мембраны. Затем они проверили размер пор, прочность, скорость фильтрации и способность задерживать примеси после повторных циклов стерилизации.
По словам авторов, мембраны сохранили форму волокон, пористую структуру, фильтрующие свойства и способность удерживать загрязнения. Разработка может использоваться для получения безопасной пресной воды в небольших населенных пунктах и удаленных районах, где создание централизованной системы водоподготовки затруднено или невыгодно. Потенциальными сферами применения также названы медицина, пищевая и фармацевтическая промышленность, а также биотехнологии.
В дальнейшем ученые намерены испытать мембраны на реальных жидкостях, определить их максимальный срок службы и изучить влияние загрязнений, очистки и рабочего давления. После этого планируется создать мембранный модуль и наладить выпуск крупных партий продукции. Исследование поддержал Российский научный фонд в рамках проекта № 22-19-00711.