Учёные КБГУ создали мембраны для фильтров воды, которые выдерживают стерилизацию паром

Мембраны из полифениленсульфона выдержали 270 часов стерилизации паром при 121 °C и сохранили пористую структуру. Их могут использовать в небольших поселениях и труднодоступных районах.

Учёные Кабардино-Балкарского государственного университета имени Х. М. Бербекова (КБГУ) разработали основу для фильтров очистки воды, которая выдерживает многократную стерилизацию перегретым паром. После 270 часов обработки при 121 °C и давлении 1,3 бар мембраны сохранили механические свойства, пористую структуру и скорость фильтрации воды. Результаты опубликованы в журнале Separation and Purification Technology.

Половолоконные мембраны похожи на миниатюрные пористые трубочки. Их стенки пропускают воду, но задерживают частицы растворённых веществ, вирусы и бактерии, а множество таких волокон собирают в компактный фильтрующий модуль. Обычно их делают из полимеров: полисульфона, полиэфирсульфона или поливинилиденфторида.

Со временем на поверхности фильтров появляются биоплёнки из микробов. Они мешают воде проходить, снижают производительность, повышают энергопотребление, сокращают срок службы и увеличивают затраты. Один из способов борьбы — стерилизация мембраны паром в автоклаве, но не все материалы её выдерживают: поры меняют размер и форму, и фильтр работает хуже.

Учёные КБГУ вместе с коллегами из Института нефтехимического синтеза РАН (ИНХС РАН) синтезировали около 30 вариантов полифениленсульфона — термостойкого полимера. Наиболее подходящий вариант выбрали по химической структуре и молекулярной массе, а в ИНХС РАН из него получили половолоконные мембраны. Их проверяли по структуре пор, прочности, скорости прохождения воды и способности задерживать примеси, после чего повторяли циклы обработки паром при 121 °C.

После испытаний волокна сохранили форму, пористую структуру, скорость фильтрации и способность задерживать примеси. Предельный срок службы в эксперименте достигнут не был.

По словам авторов, результаты уникальны для мембран, изготовленных методом фазового разделения в растворах полимеров (NIPS) из коммерчески доступного конструкционного пластика. Разработку можно применять везде, где важно регулярно обеззараживать оборудование: в медицине, пищевой промышленности, фармацевтике и биотехнологиях. Многократное использование фильтрующих элементов после стерилизации, как ожидают авторы, может существенно снизить затраты на замену, сократить простои оборудования и количество отходов.

Дальше учёные планируют испытать мембраны на реальных средах, определить предельный срок службы и оценить влияние загрязнения, очистки и рабочего давления. Затем предстоит разработать мембранный модуль и перейти от лабораторного производства к выпуску крупных партий. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, проект № 22-19-00711.

РИА Новости