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

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Архив рубрики ~Лента новостей~ Нано банана официальный доступ: три легальные двери и рынок подделок вокруг них Архив рубрики ~Лента новостей~ Gemini Spark теперь работает с вашими логинами в Chrome Архив рубрики ~Лента новостей~ В Германии обнаружили 40-тысячелетние фигурки куропаток. Их раскопали в пещере Холе-Фельс Новости робототехники Reimagine Robotics выходит из скрытности с роботами, которые «обучаются на работе» Архив рубрики ~Лента новостей~ Генеральный директор Snap уклонился от вопросов о предварительных заказах Specs во время телефонной конференции по итогам второго квартала. Архив рубрики ~Лента новостей~ «Скопируй промпт дважды и получишь +76%». Я решил проверить Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Продолжение новости про роботов уборщиков Если быть точнее, то это… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Российские банки столкнулись с проблемами у пользователей зарубежных браузеров —… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Креатин — ИМБА для мозга, при депресии По данным клинических работ,… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Бесплатные UI-скиллы для ИИ-агентов Набор навыков для Claude Code, Codex… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Даже самые продвинутые языковые модели не умеют читать мысли. Когда… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ OpenAI показали, чем занималась её следующая модель Astra — она… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ а ещё сегодня DeepSeek выпустили (их первый пост с апреля)… Новости робототехники Роботы начали убираться в домах за $30 в час. В… Архив рубрики ~Лента новостей~ Нано банана официальный доступ: три легальные двери и рынок подделок вокруг них Архив рубрики ~Лента новостей~ Gemini Spark теперь работает с вашими логинами в Chrome Архив рубрики ~Лента новостей~ В Германии обнаружили 40-тысячелетние фигурки куропаток. Их раскопали в пещере Холе-Фельс Новости робототехники Reimagine Robotics выходит из скрытности с роботами, которые «обучаются на работе» Архив рубрики ~Лента новостей~ Генеральный директор Snap уклонился от вопросов о предварительных заказах Specs во время телефонной конференции по итогам второго квартала. Архив рубрики ~Лента новостей~ «Скопируй промпт дважды и получишь +76%». Я решил проверить Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Продолжение новости про роботов уборщиков Если быть точнее, то это… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Российские банки столкнулись с проблемами у пользователей зарубежных браузеров —… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Креатин — ИМБА для мозга, при депресии По данным клинических работ,… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Бесплатные UI-скиллы для ИИ-агентов Набор навыков для Claude Code, Codex… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Даже самые продвинутые языковые модели не умеют читать мысли. Когда… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ OpenAI показали, чем занималась её следующая модель Astra — она… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ а ещё сегодня DeepSeek выпустили (их первый пост с апреля)… Новости робототехники Роботы начали убираться в домах за $30 в час. В…

Оставить комментарий