Архив рубрики ~Обо всем~

Металл-органический каркас очистил воду от радиоактивного трития в семь раз эффективней. Вещество участвует в переносе водорода одновременно двумя способами

Металл-органический каркас очистил воду от радиоактивного трития в семь раз эффективней. Вещество участвует в переносе водорода одновременно двумя способами
Металл-органический каркас очистил воду от радиоактивного трития в семь раз эффективней. Вещество участвует в переносе водорода одновременно двумя способами

Вещество участвует в переносе водорода одновременно двумя способами

Китайские материаловеды добавили металл-органический каркас в колонны для очистки воды от трития. В нем существуют два пути переноса водорода, и в результате площадь поверхности возросла в 32 раза, а эффективность разделения — более чем в 7 раз. Статья опубликована в журнале Environmental Science & Technology.

Тритий — это радиоактивный изотоп водорода с периодом полураспада 12,3 года. В небольших количествах он образуется в атмосфере под действием космических лучей, а основным техногенным источником служат ядерные реакторы. В отличие от других радиоактивных загрязнений, которые существуют в виде ионов и солей, тритий встраивается непосредственно в молекулы воды, образуя прототритиевую воду ТHO (здесь T — атом трития, H — атом протия или «нормального» водорода). Такая вода неограниченно смешивается с обычной и по физическим свойствам практически неотличима от нее. Поэтому для человека и экосистем THO значительно опасней, чем газообразный тритий.

Сегодня самый распространенный способ очистки воды от трития — ректификация. Смесь многократно испаряют и конденсируют на высоких ректификационных колоннах. У HTO температура кипения чуть выше, а сама молекула тяжелее, поэтому с каждым циклом испарения конденсации она оказывается все ниже. Но разница между двумя веществами мала, из-за чего разделение длится долго и требует больших затрат энергии.

Повысить эффективность разделения сумели китайские материаловеды под руководством Шуао Вана (Shuao Wang) из Сучжоуского университета. Они нанесли на металлические насадки ректификационной колонны тонкое покрытие из металлоорганического каркаса NH2-MIL-101(Cr). Этот пористый материал обладает разветвленной внутренней поверхностью и не только увеличивает площадь контакта между паром и жидкостью, но и сам участвует в обмене атомами водорода. 

Моделирование методом функционала плотности показало, что в NH2-MIL-101(Cr) существуют два пути переноса водорода: через кластеры хрома и через аминогруппы (NH2-). Последние взаимодействуют с молекулами воды, образуя сеть водородных связей, по которой атомы водорода и трития могут быстрее переходить между жидкостью, паром и поверхностью материала. Благодаря этому изотопы водорода быстрее перераспределяются между фазами, а эффективность ректификации возрастает. Авторы сравнили несколько похожих каркасов, в том числе MIL-101(Cr) без аминных групп, но лучше всего показал именно себя NH2-MIL-101(Cr). 

В результате добавка 1,2 массового процента NH2-MIL-101(Cr) позволила увеличить удельную площадь поверхности колонки в 32 раза — с 0,058 до 1,842 квадратного метра на грамм. Эффективность разделения (выраженная в

Число теоретических тарелок (N) показывает, сколько раз в колонке устанавливается равновесие между подвижной и неподвижной фазами при прохождении через нее вещества. Чем больше значение N, тем выше эффективность колонки: большее число равновесий позволяет лучше разделять компоненты смеси.

) выросла в 7,3 раза. Таким образом, для достижения одинаковой степени очистки высоту слоя насадки в колоннах можно уменьшить в те же 7 раз. А значит, сократится и время разделения.

Покрытие устойчиво к температурам до 270 градусов Цельсия и остается стабильным в течение трех недель непрерывной работы. Авторы отмечают, что технология совместима с существующими ректификационными колоннами и не требует принципиально нового оборудования. Если метод удастся масштабировать, он может сделать очистку отходов атомных электростанций существенно проще и дешевле. 

Ранее мы рассказывали о том, как кипячение позволило удалить из воды 80 процентов микропластика. А о строении и свойствах металл-органических каркасов можно почитать в нашем материале.

Химия Материалы Экология и климат

Источник: nplus1.ru

❌ Нет похожих статей с такими тегами

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Архив рубрики ~Лента новостей~ Ozon запустил платформу для поиска и аренды складов Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Раскрываем детали конструктивных изменений в новых iPhone 18 Pro и… Новости робототехники Компания Lidl внедряет беспилотные грузовики для доставки товаров в магазины в Германии. Архив рубрики ~Лента новостей~ Правда о том, как агенты OpenAI начали тайную переписку Архив рубрики ~Лента новостей~ Anthropic запускает Claude Code Projects — постоянно доступный диалог, который запоминает и делегирует вашу длительную работу по разработке. Архив рубрики ~Лента новостей~ От работы с ИИ можно поехать кукухой: 7 ловушек продуктивности, которые начинаются со слов «я теперь успею больше» Архив рубрики ~Лента новостей~ Эдвин Джейнс: Принцип максимума энтропии Архив рубрики ~Лента новостей~ Шимпанзе наделили агентностью виртуальных животных. Движущиеся геометрические фигуры реакции почти не удостоились Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Вот коротенький дайджест из 3 главных историй, о которых сейчас… Архив рубрики ~Полезное~ Claude стал одним целым: Cowork и чат объединили в один… Архив рубрики ~Лента новостей~ Запуск iPhone 18 Pro может стать первым из многих событий для нового генерального директора Apple в этом году. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В Алисе AI появился режим «Эксперт»: он подключается, когда нужно… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Найден самый важный бенч для нейронок и автономных роботов: GPT-6… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Решаем любую проблему советом МУДРЕЦОВ — на GitHub вышла тулза,… Архив рубрики ~Лента новостей~ Ozon запустил платформу для поиска и аренды складов Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Раскрываем детали конструктивных изменений в новых iPhone 18 Pro и… Новости робототехники Компания Lidl внедряет беспилотные грузовики для доставки товаров в магазины в Германии. Архив рубрики ~Лента новостей~ Правда о том, как агенты OpenAI начали тайную переписку Архив рубрики ~Лента новостей~ Anthropic запускает Claude Code Projects — постоянно доступный диалог, который запоминает и делегирует вашу длительную работу по разработке. Архив рубрики ~Лента новостей~ От работы с ИИ можно поехать кукухой: 7 ловушек продуктивности, которые начинаются со слов «я теперь успею больше» Архив рубрики ~Лента новостей~ Эдвин Джейнс: Принцип максимума энтропии Архив рубрики ~Лента новостей~ Шимпанзе наделили агентностью виртуальных животных. Движущиеся геометрические фигуры реакции почти не удостоились Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Вот коротенький дайджест из 3 главных историй, о которых сейчас… Архив рубрики ~Полезное~ Claude стал одним целым: Cowork и чат объединили в один… Архив рубрики ~Лента новостей~ Запуск iPhone 18 Pro может стать первым из многих событий для нового генерального директора Apple в этом году. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В Алисе AI появился режим «Эксперт»: он подключается, когда нужно… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Найден самый важный бенч для нейронок и автономных роботов: GPT-6… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Решаем любую проблему советом МУДРЕЦОВ — на GitHub вышла тулза,…

Оставить комментарий