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 ~Коротко из Telegram~ Производители памяти уже РАСПРОДАЛИ объемы на 2027 год — все… Архив рубрики ~Лента новостей~ Как и зачем ускоряют LLM Архив рубрики ~Лента новостей~ Почему интерфейсы искусственного интеллекта в здравоохранении должны адаптироваться к опыту пользователей? Новости робототехники Intel присоединится к Terafab — проекту Илона Маска по производству чипов для гуманоидных роботов и космических дата-центров Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания Suno надеется легализовать использование водяных знаков для музыки, созданной с помощью искусственного интеллекта. Новости робототехники Ваш любимый робот-пылесос был запрещен Федеральной комиссией по связи (FCC)? Что нам известно. Новости робототехники Создание роботов, которые выживают на складе Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания OpenAI заявила, что замедлила разработку модели Astra из-за опасений по поводу безопасности. Архив рубрики ~Лента новостей~ GuardRate: как мы построили независимую арену для guardrail-моделей (часть 1) Архив рубрики ~Лента новостей~ Модель PRISM2 использует клинический диалог для интерпретации патологических препаратов. Архив рубрики ~Лента новостей~ Китайская DeepSeek разрабатывает собственный ИИ-чип, чтобы снизить зависимость от решений Nvidia — Reuters Архив рубрики ~Лента новостей~ Четыре агента ИИ, координирующие действия в реальном времени, превзошли Claude Opus 4.8 в задачах корпоративного программирования. Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания Anthropic разработает собственное оборудование для питания Claude. Архив рубрики ~Лента новостей~ Этот стильный нуарный детектив на Apple TV — незаслуженно забытая жемчужина научной фантастики. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Производители памяти уже РАСПРОДАЛИ объемы на 2027 год — все… Архив рубрики ~Лента новостей~ Как и зачем ускоряют LLM Архив рубрики ~Лента новостей~ Почему интерфейсы искусственного интеллекта в здравоохранении должны адаптироваться к опыту пользователей? Новости робототехники Intel присоединится к Terafab — проекту Илона Маска по производству чипов для гуманоидных роботов и космических дата-центров Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания Suno надеется легализовать использование водяных знаков для музыки, созданной с помощью искусственного интеллекта. Новости робототехники Ваш любимый робот-пылесос был запрещен Федеральной комиссией по связи (FCC)? Что нам известно. Новости робототехники Создание роботов, которые выживают на складе Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания OpenAI заявила, что замедлила разработку модели Astra из-за опасений по поводу безопасности. Архив рубрики ~Лента новостей~ GuardRate: как мы построили независимую арену для guardrail-моделей (часть 1) Архив рубрики ~Лента новостей~ Модель PRISM2 использует клинический диалог для интерпретации патологических препаратов. Архив рубрики ~Лента новостей~ Китайская DeepSeek разрабатывает собственный ИИ-чип, чтобы снизить зависимость от решений Nvidia — Reuters Архив рубрики ~Лента новостей~ Четыре агента ИИ, координирующие действия в реальном времени, превзошли Claude Opus 4.8 в задачах корпоративного программирования. Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания Anthropic разработает собственное оборудование для питания Claude. Архив рубрики ~Лента новостей~ Этот стильный нуарный детектив на Apple TV — незаслуженно забытая жемчужина научной фантастики.

Оставить комментарий