Образцы золы. Фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН
В рамках проекта по созданию фильтра, которым можно управлять при помощи электрического поля, красноярские ученые разработали керамическую мембрану из золы. Использование отходов угольной промышленности снизило стоимость технологии, а поры в получающемся материале позволяют фильтровать воду от крупных загрязнений, таких как песок. В будущем мембрана будет использоваться в качестве подложки для других элементов фильтра.
«Мы работаем по проекту, поддержанному Российским Научным Фондом. Основная цель этого проекта — разработка мембран, селективные свойства которых могут изменяться под действием электрического поля. Если мы фильтруем, допустим, солевые растворы, в которых содержатся заряженные компоненты, ионы солей, то мембрана может либо притягивать, либо отталкивать их. Меняя заряд поверхности мембраны, мы можем влиять на задержание этих компонентов при фильтрации», — рассказал корреспонденту «Научной России» Илья Игоревич Рыжков, доктор физико-математических наук ведущий научный сотрудник Института вычислительного моделирования СО РАН.
Мембраны обладают высокой селективностью, низким энергопотреблением, а их применение не требует химических реагентов. Однако существующие мембраны часто обладают низкой производительностью и дороги в производстве. Чтобы удешевить этот процесс, ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» предложили для синтеза керамических мембран использовать материалы, полученные из промышленных отходов. В качестве основы для этого они взяли микросферы золы — отхода угольной промышленности.
«Вышедшая работа посвящена первому этапу разработки, а именно созданию новых керамических подложек. Это основа, которая тоже имеет вид мембраны, но на нее впоследствии будут наноситься дополнительные слои, которые обладают меньшим размером пор и могут задерживать меньшие компоненты. Потребность в подложке обусловлена тем, что при фильтрации нам необходимо пропускать через мембрану жидкость под давлением. И мембрана должна выдерживать разность давлений, поэтому и выбран материал на основе керамики», — дополнил И.И. Рыжков.
Сжигание угля на ТЭЦ приводит к образованию большого количества зольных отходов, которые загрязняют окружающую среду и требуют дальнейшей переработки. Зола содержит большое количество ценных компонентов, одним из которых являются алюмосиликатные микросферы. Благодаря составу, сферической форме и низкой объёмной плотности зольные микросферы перспективны для получения из них легких керамических материалов.
«Большие поры подложки не способны задержать растворенные соли или красители. Однако ее тоже можно использовать в качестве фильтрующей мембраны для предварительной очистки воды от загрязнений твердыми микрочастицами», — заключил И.И. Рыжков.
Фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ