Международная группа исследователей из Китая, Саудовской Аравии и США разработала мембраны на основе графдиина — двумерного углеродного материала, которые способны эффективно удалять до 99,7% солей из морской воды. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Water.
Графдиин — это материал, схожий с графеном, но обладающий уникальной структурой. В отличие от графена, состоящего только из углеродных атомов, графдиин представляет собой треугольные элементы, соединенные в шестиугольные решетки. Такая структура придает материалу высокую механическую прочность и стабильность, а также формирует узкие каналы, важные для процесса фильтрации.
Эксперименты показали, что мембраны из графдиина обладают исключительной способностью пропускать молекулы воды, при этом блокируя проникновение ионов солей, таких как натрий, калий, кальций и магний. Это объясняется тем, что размер пор в графдииновой структуре точно совпадает с размерами молекул воды, что позволяет воде свободно проходить через мембрану, а ионы металлов не могут пройти через такие узкие каналы.
В ходе исследований были использованы мембраны разных толщин, начиная от 12 слоев графдиина. Результаты показали, что даже тонкие мембраны эффективно удаляют соли из морской воды, снижая концентрацию NaCl на 99,7%. Кроме того, мембраны сохраняли свою эффективность в течение более 300 часов работы, что свидетельствует о их долговечности и потенциале для использования в долгосрочных процессах опреснения.
Ученые отмечают, что разработка новых методов опреснения воды крайне важна для улучшения условий жизни в жарких и засушливых регионах, таких как Азия и Африка.