研究人员提出使用经铜、锌和铬金属离子改性的聚合物膜进行水净化。这些聚合物首次用于电渗析水净化。铜基膜对单价离子表现出创纪录的选择性，为可持续水循环利用开辟了新的可能性。该研究已发表在《膜科学杂志》上。
电渗析是一种水净化方法，它通过在电场作用下使离子穿过膜来去除污染物，无需使用化学试剂。净化效率取决于膜的特性，尤其是其选择性——允许某些离子通过而阻止其他离子通过的能力。聚合物膜通常允许多价离子（例如硫酸盐）比单价离子（例如硝酸盐）更容易通过。这会导致膜表面形成沉淀物，阻碍离子迁移，并可能导致系统故障。因此，科学家们正在开发增强膜对单价离子传输选择性的方法。
电渗析膜通常由聚合物制成，这些聚合物含有带电壁通道，可以选择性地允许离子通过。传统的聚合物由碳原子链构成，这些碳原子链上带有带电的官能团，官能团通过强共价键连接。这些官能团固定在聚合物的侧链上，因此构成了聚合物结构的一部分。
HSE的科学家 我们可以通 们证明了一种简
单的改性方法可以增强聚合物 WhatsApp数据 膜的选择性。他们使用了基于聚苯并咪唑(PBI)的膜，其中嵌入了金属离子——铜、锌和铬。在这种结构中，金属通过配位键与聚合物中的氮原子结合，与强共价键相比，配位键更容易形成和断裂。这一特性使得材料的结构可以进行修改，并适应特定的应用。
“典型的聚合物可以想象成一串灯，其中主 关键词研究与分析 链是导线，功能基团是连接在其上的灯泡。在普通膜中，灯泡固定不动，而在我们这个例子中，它们看起来像是悬浮着的。更多或更少的金属离子来调整它们的数量，从而调节膜的性质，”研究作者、高等经济大学化学学院分子系统与材料化学专业的硕士生、俄罗斯科学院库尔纳科夫普通与无机化学研究所（IGIC RAS）的研究员安德烈·马宁（Andrey Manin）解释道。
铜离子增强膜在分离硝酸盐和硫
酸盐方面展现出破纪录的选择性。科学家提出了两种可能的解释。首先，膜结构内的离子通道尺寸非常适合硝酸盐的运输，而较大的硫酸盐离子则会被捕获。其次，硝酸盐离子可能与配位层中的金属离子相互作用，从而促进其穿过膜。
实验证实，铜浸渍膜不仅有效，而且稳定，能够在长期使用 澳大利亚电话号码 后保持其性能。这相比锌基膜具有显著优势，因为锌基膜中的锌离子会从聚合物基质中析出，导致水体受到重金属污染。科学家们正在探索多种方法，以将该技术规模化应用于工业生产。
在我们的实验中，我们使用了由INEOS RAS的同事合成的取代聚苯并咪唑。然而，对于工业生产，可以使用更易获取且生产更广泛的聚合物，例如未取代的聚苯并咪唑。另一种选择是将一层含有金属离子的合成聚合物薄层涂覆到市售的电渗析膜上。这种方法可以提高选择性，同时保持基材的导电性。由于这些膜已经采用成熟的工艺生产，因此增加一个阶段不会显著影响生产成本，但可以显著提高膜效率。Andrey Manin说道。