Новые фильтры позволят проводить избирательное химическое разделение

Команда химических и биологических инженеров Университета Тафтса разработала фильтрующую мембрану с высокой селективностью, которая может позволить производителям отделять и очищать химикаты пока недоступными методами с меньшим использованием энергии и сокращением углеродных выбросов.

Выводы проекта представлены в ACS Nano.

По словам специалистов Университета Тафтса, мембраны могут отделять органические компоненты не только по размеру (габариты молекулы), но и по электростатическому заряду. Это позволит дополнительно сортировать вещества по типам. Мембраны используют простой, масштабируемый процесс, в котором специальный полимер растворяется и наносится на пористую основу. Он самостоятельно собирается в структуру с наномерными (1 нм) тоннелями, имитирующими биологические системы, вроде ионных каналов, управляющих движением веществ в клетке.

«Наше исследование имеет большой потенциал, так как впервые демонстрирует новый способ получения селективных мембран, — сказала доктор Айсе Асатекин, один из ответственных авторов работы. – Создание структур, способных проводить сложное разделение, сильно повысит энергоэффеткивность и сократит отходы от производства химикатов».

Материал может:

  • Пропускать нейтральные вещества в 250 раз быстрее заряженных молекул аналогичного размера.
  • При смешивании заряженных и незаряженных продуктов полностью препятствовать движению первых. Нейтральные компоненты попадают в каналы первыми, блокируя их.
  • Давать возможность разделять нейтральные и заряженные объекты в разных системах фильтрации.

В качестве потенциальных областей использования Асатекин называет очищение антибиотиков, аминокислот, антиоксидантов и других мелкомолекулярных биологических веществ, а также отделение ионных жидкостей от сахара. Но, по мнению автора, технологию можно адаптировать и для других процессов.