Ученые обнаружили эффективный способ фильтрации ионов соли и металла из воды
Двум миллиардам людей во всем мире, не имеющим доступа к чистой и безопасной питьевой воде, могут помочь совместные исследования Университета Монаш, CSIRO и Техасского университета в Остине, опубликованные в Science Advances.
Все сводится к металлоорганическим каркасам (MOF) — удивительному материалу следующего поколения, имеющему самую большую внутреннюю поверхность из всех известных на сегодня веществ. Губчатые кристаллы можно использовать для захвата, хранения и высвобождения химических соединений. В данном случае это соль и ионы в морской воде.
Команда ученых недавно обнаружила, что мембраны MOF могут имитировать функцию фильтрации или «селективность ионов» органических мембран клеток.
С дальнейшим развитием технологии, мембраны будут обладать значительным потенциалом для выполнения двойных функций удаления солей из морской воды и разделения ионов металлов высокоэффективным и экономичным способом, предлагая революционный новый технологический подход для водной и горнодобывающей промышленности.
В настоящее время мембраны обратного осмоса отвечают за более чем половину мирового опреснения воды и за последнюю стадию большинства процессов ее очистки, однако новые мембраны имеют возможность для экономии потребления энергии в 2-3 раза.
В горнодобывающей промышленности разрабатываются мембранные процессы для снижения загрязнения воды, а также для извлечения ценных металлов. Например, литий-ионные батареи теперь являются самым популярным источником питания для мобильных электронных устройств, однако при нынешних темпах потребления на них растет спрос, который, вероятно, потребует производства лития из нетрадиционных источников, таких как извлечение из соленой воды и отходов. Прямая экстракция и очистка лития из воды будет иметь серьезные экономические последствия.
Эти нововведения теперь возможны благодаря новому исследованию. Профессор университета Монаш Хантинг Ванг сказал: «Мы можем использовать наши результаты для решения проблем опреснения воды. Вместо того, чтобы полагаться на текущие дорогостоящие и энергоемкие процессы, это исследование открывает потенциал для удаления солей из воды гораздо более энергетически эффективным и экологически устойчивым способом».
«Кроме того, это только начало потенциала для изучения этого явления. Мы продолжим изучение того, как может быть применена способность извлечения ионов лития для таких мембран. Ионы лития в изобилии присутствуют в морской воде, поэтому это имеет последствия для горнодобывающей промышленности, которая используют неэффективные химические обработки для извлечения лития из горных пород. Глобальный спрос на литий, необходимый для электроники и батарей, очень высок. Эти мембраны дают возможность очень эффективно извлекать ионы лития из морской воды, богатого и легкодоступного ресурса».
Д-р Анита Хилл, основываясь на растущем научном понимании MOF, говорит, что исследование предлагает еще одно потенциальное использование в реальном мире для материала следующего поколения. «Перспектива использования MOF для устойчивой фильтрации воды невероятно интересна с точки зрения широкой общественности, в то время как предоставление лучшего способа извлечения ионов лития для удовлетворения глобального спроса может создать новые отрасли промышленности».