Сотрудники Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Центра водных исследований Нью-Йоркского университета в Абу-Даби, Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН и Объединённого института ядерных исследований синтезировали наноструктурированный материал для электродиализного разделения.

Полученные металл-полимерные мембраны с ионопроводящими каналами, содержащими ионы цинка, меди и хрома, имеют ионную проводимость. Параметры мембран сопоставимы с коммерческими образцами и достигают невероятно высоких значений коэффициентов селективного разделения анионов, особенно для медьсодержащей мембраны. Разработка перспективна для качественной очистки воды от нитратов с возможностью их повторного применения в сельском хозяйстве. Результаты работы опубликованы в Journal of Membrane Science.

Водоочистка является одной из основных проблем, стоящих перед человечеством, поскольку качество воды быстро ухудшается из-за антропогенных факторов. Накопление нитрат-ионов в подземных водах в результате сельскохозяйственной деятельности приводит к их высокому содержанию в питьевой воде. Употребление такой воды вызывает ухудшение работы сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Кроме того, извлечённые нитраты можно повторно использовать в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Поэтому поиск новых, экологически чистых методов извлечения нитрат-ионов из сточных вод является крайне актуальным.

Одним из наиболее эффективных и экологически чистых методов разделения солевых растворов с последующей возможностью получения пресной воды является электродиализ. Он основан на миграции ионов через ионообменную мембрану под воздействием электрического поля. На данный момент есть ряд трудностей: низкая степень очистки от одновалентных ионов и образование нерастворимых солей.

Исследователи из Москвы, Дубны и Абу-Даби разработали селективную металл-полимерную мембрану на основе кардового полибензимидазола с ионами цинка, меди и хрома и решили эти задачи.

Работу прокомментировал сотрудник лаборатории ионики функциональных материалов ИОНХ РАН Андрей Манин: «На основе кардового полибензимидазола с ионами цинка, меди и хрома получена серия новых металл-полимерных анионообменных мембран с различными молярными соотношениями металл/бензимидазольное кольцо. Показано, что добавление ионов металлов приводит к сшивке полимерных цепей за счёт координационных связей, а синтезированные мембраны обладают анионообменными свойствами. Таким образом, в данной работе предложен новый подход к получению нитрат-селективных анионообменных мембран на основе координационных полимерных комплексов кардового полибензимидазола и ионов d-металлов».

В дальнейшем авторы планируют апробировать полученные материалы в других экспериментальных условиях, а также использовать их для других приложений.

Исследование поддержано Российским научным фондом (№ 23-43-00138).

Источник: «Научная Россия».