Распространение пер- и полифторалкильных соединений (PFAS), известных как «вечные химикаты», стало одной из главных угроз для питьевой воды в Австралии. Эти соединения, широко применяемые в промышленности и потребительских товарах, крайне устойчивы к разложению, накапливаются в окружающей среде и несут потенциальные риски для здоровья. Несмотря на растущую обеспокоенность — в Австралии действует федеральное расследование масштабов загрязнения PFAS — существующие фильтры не способны эффективно удалять короткоцепочечные молекулы PFAS: традиционные полиамидные мембраны задерживают лишь около 35% таких загрязнителей.
Исследователи из Monash University предложили инновационное решение этой проблемы. Новая мембрана, созданная на основе графенового оксида с модификацией бета-циклодекстрином (GO-βCD), содержит наноразмерные каналы, которые избирательно задерживают молекулы PFAS, позволяя воде и важным питательным веществам свободно проходить. Эта структура формирует энергетический барьер, препятствующий прохождению даже самых мелких загрязнителей.
Технология изготовления мембраны основана на методе сдвиговой печати (shear alignment printing), что обеспечивает возможность промышленного масштабирования и интеграции в существующие системы нанофильтрации. По результатам испытаний мембрана GO-βCD превзошла традиционные аналоги, особенно в удалении короткоцепочечных PFAS, сохраняя при этом высокую производительность и эффективность даже при изменениях температуры.
Работа опубликована в журнале ACS Nano. Руководителем исследовательской группы выступил профессор Майнек Маджумдер, директор Исследовательского центра ARC по передовым технологиям производства с использованием двумерных материалов (AM2D). Он подчеркнул: «Наши результаты открывают новые пути для разработки нанофильтрационных мембран с избирательной химией связывания, что позволяет целенаправленно удалять стойкие загрязнители, такие как PFAS, из различных видов воды, включая фильтраты полигонов и промышленные стоки».
Еуберт Махофа, первый автор и аспирант Monash, отметил ключевую сложность задачи: «Удаление короткоцепочечных молекул PFAS — одна из самых серьезных проблем для существующих фильтров. Наша мембрана специально разработана для преодоления этого барьера, что делает её особенно перспективной для реальных водоочистных систем».
Доктор Салли Эль Мерагави, соавтор исследования, добавила: «В предлагаемой нами технологии мембрана не только эффективно задерживает целевые загрязнители, но и полностью совместима с существующими промышленными решениями. Это открывает доступ к глобальному рынку и позволяет решать проблему PFAS в разных странах».
Коммерциализация разработки осуществляется в партнерстве с компаниями Clean TeQ Water и NematiQ (дочернее предприятие Clean TeQ, специализирующееся на графене). Генеральный директор обеих компаний, Питер Войгт, прокомментировал: «Мы крайне воодушевлены потенциалом новой графеновой мембраны для удаления PFAS и с нетерпением ждем продолжения сотрудничества с Monash для вывода продукта на рынок».
Особенности мембраны GO-βCD — высокая селективность, сохранение питательных веществ, поддержание водного потока и возможность масштабирования — позволяют применять её для очистки питьевой воды, сточных вод, фильтратов полигонов и промышленных стоков. По мнению профессора Маджумдера, взаимодействие академических исследователей и индустрии крайне важно для внедрения подобных решений в практику и достижения реального экологического эффекта.
В перспективе технология открывает путь к созданию новых мембран для целенаправленного удаления различных загрязнителей, а также может использоваться в комплексе с технологиями разрушения PFAS, обеспечивая комплексную защиту водных ресурсов.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследователи из Monash University предложили инновационное решение этой проблемы. Новая мембрана, созданная на основе графенового оксида с модификацией бета-циклодекстрином (GO-βCD), содержит наноразмерные каналы, которые избирательно задерживают молекулы PFAS, позволяя воде и важным питательным веществам свободно проходить. Эта структура формирует энергетический барьер, препятствующий прохождению даже самых мелких загрязнителей.
Технология изготовления мембраны основана на методе сдвиговой печати (shear alignment printing), что обеспечивает возможность промышленного масштабирования и интеграции в существующие системы нанофильтрации. По результатам испытаний мембрана GO-βCD превзошла традиционные аналоги, особенно в удалении короткоцепочечных PFAS, сохраняя при этом высокую производительность и эффективность даже при изменениях температуры.
Работа опубликована в журнале ACS Nano. Руководителем исследовательской группы выступил профессор Майнек Маджумдер, директор Исследовательского центра ARC по передовым технологиям производства с использованием двумерных материалов (AM2D). Он подчеркнул: «Наши результаты открывают новые пути для разработки нанофильтрационных мембран с избирательной химией связывания, что позволяет целенаправленно удалять стойкие загрязнители, такие как PFAS, из различных видов воды, включая фильтраты полигонов и промышленные стоки».
Еуберт Махофа, первый автор и аспирант Monash, отметил ключевую сложность задачи: «Удаление короткоцепочечных молекул PFAS — одна из самых серьезных проблем для существующих фильтров. Наша мембрана специально разработана для преодоления этого барьера, что делает её особенно перспективной для реальных водоочистных систем».
Доктор Салли Эль Мерагави, соавтор исследования, добавила: «В предлагаемой нами технологии мембрана не только эффективно задерживает целевые загрязнители, но и полностью совместима с существующими промышленными решениями. Это открывает доступ к глобальному рынку и позволяет решать проблему PFAS в разных странах».
Коммерциализация разработки осуществляется в партнерстве с компаниями Clean TeQ Water и NematiQ (дочернее предприятие Clean TeQ, специализирующееся на графене). Генеральный директор обеих компаний, Питер Войгт, прокомментировал: «Мы крайне воодушевлены потенциалом новой графеновой мембраны для удаления PFAS и с нетерпением ждем продолжения сотрудничества с Monash для вывода продукта на рынок».
Особенности мембраны GO-βCD — высокая селективность, сохранение питательных веществ, поддержание водного потока и возможность масштабирования — позволяют применять её для очистки питьевой воды, сточных вод, фильтратов полигонов и промышленных стоков. По мнению профессора Маджумдера, взаимодействие академических исследователей и индустрии крайне важно для внедрения подобных решений в практику и достижения реального экологического эффекта.
В перспективе технология открывает путь к созданию новых мембран для целенаправленного удаления различных загрязнителей, а также может использоваться в комплексе с технологиями разрушения PFAS, обеспечивая комплексную защиту водных ресурсов.
