Sciencemag.cz
Doporučujeme
S oxidem grafenu se již experimentovalo při odsolování vody, mohl by ale najít využití k oddělování mnohem širšího spektra molekul.
Nanofltry z oxidu grafenu by se podle nové studie mohly uplatnit v provozních podmínkách tam, kde selhávají klasické polymerní membrány. Výzkumníci z Georgia Institute of Technology uvádějí, že oxidem grafenu molekuly vody pronikají velmi rychle a nové experimenty navíc ukázaly, že materiál vydrží i vysoké koncentrace různých chemikálií včetně těch agresivních. Filtrace byla prozatím vyzkoušena na odpadních vodách z papírenského průmyslu (ty se dnes obvykle zpracovávají odpařením což je účinné i jednoduché, ale náročné na energii), ale mohla by najít uplatnění i v jiných průmyslových odvětvích.
Membrány z oxidu grafenu lze navíc vyrábět s různou mikrostrukturou a tedy optimalizované pro různé podmínky. Dají se navrhnout tak, aby měly vysokou nejen chemickou, ale i mechanickou stabilitou, tedy pro prostředí s vysokými tlaky/výkonem. Vše bylo otestováno po 750 hodin na skutečném roztoku z papírny a membrána vydržela, zachovala si mechanickou stabilitu i při rozměrech řádově metr krát metr.
Konkrétně se v uvedené studii zkoumal oxid grafenu v sendvičové podobě, kdy jeho jednotlivé vrstvy byly prokládány velkými molekulami aromatických barviv. Tyto molekuly se k oxidu grafenu mohou vázat různými způsoby, v jenom z nich vytvářely „sloupy“ – a prostor mezi nimi pak představoval samotné otvory v membráně. Malé molekuly vody procházely, větší se zachytávaly. Velikost otvorů se dá upravovat, volit množství sloupků (a tedy šířku mezi nimi) i jejich výšku (velikost propojující molekuly, výšku otvoru). Molekuly lze pak tedy propouštět/zachytávat nikoliv jen dle jejich „celkové“ velikosti, ale i přímo konkrétního tvaru.
Zhongzhen Wang et al, Graphene oxide nanofiltration membranes for desalination under realistic conditions, Nature Sustainability (2021). DOI: 10.1038/s41893-020-00674-3
Zdroj: Georgia Institute of Technology / Phys.org
Třídění. Dělení je něco jiného.