МАХАЧКАЛА, 17 июня – РИА «Дагестан». Исследователи лаборатории «Smart materials» Дагестанского государственного университета разработали пористые композитные мембраны, которые разлагают органические загрязнители в воде с помощью ультразвука и переменного магнитного поля, сообщает пресс-служба вуза.
Результаты исследования были опубликованы в международном журнале Materials Today Catalysis издательства Elsevier.
В основе разработки — композитные мембраны на основе фторполимера и наночастиц гексаферрита бария. Научная группа под руководством кандидата химических наук Фарида Оруджева систематически изучила способность нового материала разрушать органические загрязнения. Главным достижением дагестанских ученых стало то, что материал активируется без прямого механического контакта и без использования света.
Под воздействием ультразвука мембрана работает в режиме пьезокатализа, генерируя мощнейшие окислители — гидроксильные радикалы, которые безопасно разлагают токсичные вещества на безвредные компоненты. Степень очистки воды при таком методе достигает 96% за 60 минут.
Впервые в мире на мембранах данного типа был продемонстрирован магнитно-индуцированный пьезокатализ. Под воздействием переменного магнитного поля магнитные частицы внутри мембраны создают локальные микродеформации, которые эффективно передаются полимерной матрице и генерируют внутренние электрические поля, разрушающие загрязнения. При таком полностью бесконтактном методе эффективность деградации органики достигает 81%. При этом разработанные мембраны обладают высокой механической стабильностью и способны работать в многоразовых циклах без потери своих свойств.
Фарид Оруджев отметил, что ключевое отличие разработки — демонстрация возможности запуска каталитических процессов с использованием низкочастотного переменного магнитного поля.
«В нашем исследовании мы показали, что эффективная деградация органических загрязнителей возможна под действием переменного магнитного поля с частотой всего несколько герц. Это принципиально иной подход. Низкочастотное магнитное поле вызывает микродеформации магниточувствительных частиц внутри мембраны, которые передаются пьезоэлектрической полимерной матрице и приводят к генерации внутренних электрических полей. В результате запускаются окислительно-восстановительные процессы, обеспечивающие разрушение загрязнителей без прямого контакта, без света и без применения сложных высокочастотных систем», – отметил он.
По словам ректора ДГУ Муртазали Рабаданова, создание энергоэффективных и бесконтактных технологий глубокой очистки воды имеет важное значение для глобальной экологии и устойчивого развития регионов, обеспечивая промышленность и сельское хозяйство безопасными водными ресурсами. Технология может лечь в основу создания компактных фильтров для очистки промышленных стоков, систем автономной водоочистки, активируемых удаленно с помощью физических полей, а также новых типов пьезоэлектрических генераторов энергии.
Исследование выполнено при грантовой поддержке Российского научного фонда.
