Команда исследователей из Института комплексных наук о клеточных материалах (Киотский университет), Департамента макромолекулярной науки и техники (Киотский технологический институт), Япония, и Департамента химической и биомолекулярной инженерии (Университет Нотр-Дам), США, недавно опубликовала в журнале Communications Materials, относящемся к научному изданию Nature Research Journals, результаты исследования в области фильтрации воды. Это новый метод фильтрации «фармацевтических препаратов и средств личной гигиены» (или PPCP на англ.), присутствующих в сточных водах в очень низких концентрациях, которые поэтому не поддаются существующим методам фильтрации или даже не обнаруживаются.

Растворение этих PPCP в воде представляет собой загрязнение, последствия которого мы до сих пор не знаем и которое, хотя бы в целях профилактики, несомненно, желательно устранять. В этом смысле на сегодняшний день исследования предлагают использовать микропористые материалы. Что касается адсорбции этих химических веществ, то адсорбция, в отличие от абсорбции, происходит на молекулярном уровне. Однако, как мы читаем в исследовании, этот тип материала «демонстрирует эффективность при концентрации, превышающей концентрацию окружающей воды, из-за отсутствия эффективных методов обнаружения [для более низких концентраций]» и делает это без вмешательства других компонентов, которые неизбежно встречаются в воде в реальных условиях. Именно по этой причине ученые нашли «мембрану с сетью пор» (PNM на англ.), которая одновременно устраняет и обнаруживает PPCP «на следовом уровне», то есть в очень низких концентрациях.

PNM создаются путем соединения адсорбентов внутри полимерных матриц, построенных из металлоорганических многогранников (или соединений, в которых атомы углерода образуют ковалентные связи с атомом металла), что приводит к образованию «непрерывных и настраиваемых пористых сетей» в соответствии с молекулами PPCP. Проведенные исследователями испытания с образцами воды, содержащими 13 примесей, продемонстрировали способность поровых мембран избирательно адсорбировать PPCP и, таким образом, обеспечивать их «удаление» и последующее выделение в раствор анализа для их обнаружения».

Исследование гарантирует, что сетчатые поровые мембраны состоят из двух компонентов или «взаимопроникнутых непрерывных фаз»: металлоорганической полимерной матрицы, придающей им механическую стабильность, и пористой части, созданной за счет соединения «микропористых адсорбентных наполнителей», дизайн которых позволяет регулировать «молекулярную селективность» для эффективного улавливания целевых молекул.

В заключение, согласно исследовательскому документу, PNM «превосходят все другие системы контроля и демонстрируют улучшенную адсорбционную способность и настраиваемую селективность в отношении конкретных препаратов». Или в заявлениях директора проекта Шухэя Фурукавы из Института комплексных наук о клеточных материалах Киотского университета: «Мы разработали новые мембранные материалы, которые могут одновременно обнаруживать и удалять загрязнения на следовом уровне». До сих пор очистка воды обычно проводилась в два этапа: один для обнаружения, другой для удаления. Это показывает преимущество и потенциал применения нового материала в этих процессах очистки.