Международная команда исследователей из Китая, Саудовской Аравии и США разработала мембраны на основе графдиина — двумерного углеродного материала, способные эффективно удалять до 99,7% солей из морской воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Water.
Графдиин представляет собой материал, аналогичный графену, но с некоторыми уникальными структурными особенностями. В отличие от графена, который имеет только углеродные атомы, графдиин состоит из треугольных структур, соединенных в шестиугольные решетки. Это придает материалу высокую механическую прочность и стабильность, а также создает узкие каналы в структуре, которые играют ключевую роль в фильтрации.
Как показали эксперименты, мембраны, изготовленные из графдиина, обладают уникальной способностью пропускать молекулы воды, блокируя при этом проникновение ионов солей — таких как натрий, калий, кальций и магний. Исследователи объясняют это тем, что размер пустот в структуре графдина точно совпадает с размерами молекул воды, что позволяет воде свободно проходить, в то время как ионы металлов, даже самые маленькие, не могут пройти через столь узкие каналы.
В ходе экспериментов ученые использовали мембраны различной толщины, начиная от 12 слоев графдиина. Результаты показали, что даже тонкие мембраны из графдиина эффективно удаляют соли из морской воды, снижая концентрацию NaCl на 99,7%. Мембраны показали свою эффективность в течение более 300 часов работы, что предполагает их долговечность и возможность применения в длительных процессах опреснения.
По словам ученых, создание новых методов опреснения воды важно для улучшения благосостояния жарких и засушливых регионов, таких как Азия и Африка.
Ранее стало известно, как вода впервые попала на Землю.