Красноярские ученые научились создавать «умные» мембраны для разделения смесей и получения чистых веществ

17 января 2019

Исследователи Института вычислительного моделирования СО РАН разработали технологию создания нанопористых мембран, управляемых электрическим полем. В перспективе новые мембраны помогут облегчить процессы промышленной очистки и извлечения ценных металлов из руд, концентратов и отходов производства.

Проект поддержан Красноярским краевым фондом науки и Российским фондом фундаментальных исследований в рамках регионального конкурса проектов междисциплинарных фундаментальных исследований.

В отличие от коммерчески доступных промышленных мембран, которые обладают фиксированным размером пор и несут на себе установленный заряд, ученые создают «умные» мембраны с управляемой селективностью.

«Стенки наших мембран проводят электрический ток, что позволяет прямо в процессе эксплуатации настраивать их на определенный тип положительно или отрицательно заряженных ионов. Способность управлять селективными свойствами мембраны с помощью электрического поля открывает принципиальную возможность высокоселективного выделения ионов металлов из промышленных растворов. Мы уже проводили обсуждение возможных направлений сотрудничества в данной области со специалистами ОАО «Красцветмет», – рассказал руководитель проекта, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИВМ СО РАН Илья Рыжков.

Ценность мембранных технологий в том, что они обеспечивают непрерывность разделения смесей, не требуют больших затрат энергии, легко масштабируются, а также прекрасно сочетаются с другими промышленными процессами.

Чтобы глубже понять, как происходит транспорт ионов в проводящих мембранах под действием разности концентраций, давлений и электрического поля, а также прогнозировать соответствующие процессы, ученые разрабатывают специальные программы на языке С++ с интерфейсом пользователя. Программы спроектированы таким образом, чтобы ими мог пользоваться широкий круг специалистов в области мембранных технологий.

Результаты проекта могут быть востребованы на таких предприятиях края, как НПП «Радиосвязь», ОАО «Красцветмет», АО «ПО «Электрохимический завод», АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» и ГМК «Норильский никель».

Также помимо процессов разделения и очистки, результаты исследования ученых могут найти применение при создании микро- и нанофлюидных устройств, синтетических аналогов селективных ионных каналов в биологических клетках и электрохимических сенсоров.

«Для Краевого фонда науки важно поддерживать проекты, результаты которых с большой вероятностью будут внедрены в деятельность высокотехнологичных предприятий Красноярского края. Исследование в области проводящих мембран – это пример проекта мирового уровня, способного значительно повысить промышленную конкурентоспособность нашего региона», – отметила исполнительный директор Красноярского краевого фонда науки Ирина Пантелеева.