Рисунок 1. a) Схематическое изображение фильтра. b) Хлопковая матрица обрабатывается чернилами УНТ. c) Серебряные нанонити прикапывается пипеткой из метанольного раствора. d) Введение полученной мембраны в воронку. e) Изображение структуры хлопковых волокон при большом увеличении, полученные с помощью СЭМ. f) СЭМ-фотографии серебряных нанонитей. g) СЭМ-фотография УНТ, покрывающих волокна хлопка.
Рисунок 2. Бактерицидная эффективность фильтров (с серебряными нанонитями и без) при различных значениях приложенного напряжения. Как не трудно заметить бактерицидная эффективность фильтра, в котором отсутствуют серебряные нанонити, значительно ниже.
По заверениям многочисленных экспертов, в скором времени населению многих регионов Африки и Азии грозит дефицит питьевой воды. По этой причине, многие научные коллективы усиленно работают над поиском принципиально новых методов очистки воды. Научные сотрудники Стэнфордского университета имеют свое видение на решение этой проблемы.
До настоящего времени многие фильтры для очистки воды были основаны на принципе механического удаления болезнетворных бактерий. Однако из-за закупоривания эффективность такого фильтра резко падает с течением времени. Поэтому, куда эффективнее не удалять бактерии, а дезактивировать их в проходящем потоке воды. Для осуществления подобной задачи, американские исследователи предложили композитный материал, в котором в качестве матрицы выступает хлопок, а армирующими компонентами выступают нанонити серебра, обладающие дезинфицирующими свойствами, а также углеродные нанотрубки, выполняющие роль пористого электрода (рис.1).
Чтобы продемонстрировать эффективность работы предложенного фильтра авторы статьи выбрали в качестве объекта исследования воду, зараженную бактерией Escherichia coli (E. coli), которую часто можно обнаружить в кишечниках теплокровных живых существ, в том числе и человека. Была проведена серия экспериментов, в ходе которых была исследована зависимость эффективности описанного фильтра в зависимости от приложенного на него напряжения. Исходя из полученных результатов, можно заключить, что именно бактерицидное действие серебряных нанонитей является определяющим для эффективного функционирования фильтра (рис.2). Определяющим, но не единственным! В качестве других факторов ученые называют электропорацию клеточной мембраны в присутствии полей высокой напряженности.
В заключение, авторы статьи надеются на коммерческий успех своего детища, прежде всего в качестве дополнительного слоя для очистки в уже существующих коммерческих проточных фильтрах.
Ужас и есть.
Тангенциальная ультрафильтрация на воде даёт производительность порядка 600 л*час/м2 при разности давлений 1-1,2 атм. И это на мембране 300 кДа, что запредельно даже для большинства вирусов. Микрофильтрация (классика - 0,22 мкм, но для живых бактерий вполне сойдёт и 1 мкм) имеет скорости 4-10 тонн/час с 1 метра квадратного.
И не засоряется.
Почти наверняка Вы фильтруете объёмы до 1 литра в тупиковом режиме. При этом - да, мембрана забивается и засоряется.
В тангенциальном режиме, с использованием правильного циркуляционного насоса, мембрана забивается после прокачки примерно 200 - 500 литров раствора (белка, например) или 10 - 50 тонн водопроводной воды (на 1 м2)
А если объёмы менее 100 миллилитров?
И какова стоимость установки тангенциальной фильтрации? Какова ее эффективность в полевых условиях и странах третьего мира?
Александр Ринатович обладает удивительнейшей способностью дискутировать в модальности "а ты купи слона".
Авторы статьи предложили (на мой ограниченный взгляд, небезынтиресный) способ использования нановолокон серебра, как электродов в фильтрующих материалах (по сути не заменяя, а дополняя существующие методы фильтрации).
100 мл не получится профильтровать вообще. Мёртвый объём установки где-то с 300-500 мл (установка лабораторная, маленькая).
Стоимость... Лабораторная обошлась примерно в 200 долларов (по сотне на патрон фильтрации и на насос) Гонит около 100 мл/мин. Полупромышленная в самом крутом исполнении стоит около 10000, в кустарном около 3000. Эта гонит до 50 литров/мин
Эффективность высокая. Система достаточно простая и трудноубиваемая.
Авторы страдают фигнёй. Если есть задача простерилизовать большие объёмы воды, то она элементарно решается двумя серебряными электродами и парой батареек.
Александр Ринатович,
В принципе Вы правы.
Авторы занимаются... наукой, они просто совместили серебряные электроды и пористые материалы (используя много разных "нано-") и шибко-престижный научный журнал это опубликовал, вероятно потому, что это ближе к реальной жизни, чем большинство публикаций на темы применений "нано" типа полевых и луговых транзисторов и шелушения графита...
(В силу моей ограниченности, мне эта работа и публикация понравились)
Владимир Владимирович, Вы просто не сталкивались с такой задачей. Думаю, что редакторы журнала тоже. Да и авторы, пожалуй.
А я с большой ультрафильтрацией работаю постоянно. И проблемы очистки воды приходилось решать. Так что то, что авторы только предлагают как потенциальное решение для меня уже давно не является вопросом.
Ну-у-у, тот тоже обещал почистить воду. Много и сразу. Как ни странно, тоже использовал углеродные наноматериалы. Только на наносеребро, да ещё под током, у него фантазии не хватило.
Да и прочих перлов в статье хватает.
Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся
в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.
