Новые высокоэффективные мембранные материалы из композитов полимер/металлорганическая каркасная структура для водоочистки в процессах первапорации и нанофильтрации

Водоочистка применяется для получения чистой воды для различных задач: для бытовых нужд, для медицины, химической, фармацевтической промышленности и др. В процессах водоочистки удаляют нежелательные примеси из пресной воды, такие как биологические загрязнения, нежелательные химические вещества, различные взвешенные твёрдые частиц и др. Технологический процесс очистки воды заключается в применении физических методов, например, таких как седиментация, дистилляция, фильтрация, обратный осмос и др., химических методов, например таких как, ионный обмен, флокуляция и др, а так же биологических методов, которые заключаются в использовании различных организмов. В последнее время мембранные методы находят широкое применение в процессах водоочистки, так как это высокоэффективные, экологичные, ресурсосберегающие методы, которые отвечают всем принципам процессов устойчивого развития и имеют большое количество преимуществ, по сравнению с традиционными методами водоочистки. Применяемые в данном проекте мембранные процессы, такие как первапорация и нанофильтрация, позволят решить ряд задач для водоочистки, например с помощью первапорации можно удалять такие загрязняющие вещества, как фенол, фурфурол, спирты и др., а с помощью нанофильтрации красители, ионы тяжелых металлов, соли и др. Однако, для эффективного применения данных процессов требуются высокоэффективные мембранные материалы с заданными свойствами. Данный проект посвящен разработке мембран из термопластичных эластомеров полиэфирблокамидов, модифицированных металлорганическими каркасными структурами (MOF) и полиэлектролитами. Использование термопластичных эластомеров полиэфирблокамидов обусловлено тем, что, варьируя соотношение блоков, можно получать полимеры и, соответственно, полимерные мембраны с различными свойствами, так же данные полимерные материалы могут быть подвергнуты химической модификации. В проекте будет проведена объёмная модификация для первапорационных и нанофильтрационных мембран металлорганическими каркасными структурами (FeBTC, CuBTC, UiO-66, UiO-66(NH2)-УК, UiO-66(NH2)-УК-ЭДТА, MIL-140A, MIL-140A-УК, MIL-140A-УК-ЭДТА и др.) и поверхностная модификация для композиционных первапорационных и нанофильтрационных мембран путем нанесения наноразмерных слоёв полиэлектролитов методом ионного наслаивания. Использование металлорганических каркасных структур приведет к модификации внутренней структуры и поверхности мембран, что будет отражено на транспортных свойствах благодаря изменению свободного объема и поверхности из-за пористой структуры, контролируемых химических свойств, контролируемому размеру окна модификаторов, а также других свойств. Применение поверхностной модификации для нанесения пар полиэлектролитов позволит регулировать поверхностные свойства разработанных мембран, что придет к улучшению транспортных характеристик и сорбционных свойств поверхности. Транспортные свойства мембран будут изучены в процессах первапорации и нанофильтрации для удаления фенола, фурфурола, спиртов, ионов тяжелых металлов, красителей, солей и др. из их водных растворов для процессов водоочистки. Выбор данных мембранных процессов связан с их востребованностью для водоочистки в связи с рядом преимуществ, таких как высокоэффективность, экологичность, ресурсосбережение по сравнению с традиционными методами водоочистки.