Специалисты из Дагестанского государственного университета (ДГУ) представили новаторский метод очистки воды, как передает пресс-служба университета. В основе этой технологии лежат «умные» стеклянные фильтры, способные уничтожать бактерии и самоочищаться под действием солнечного света.
Ученые применили технику атомно-слоевого осаждения (ALD) для формирования на стекле ультратонкого слоя, который в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Этот поверхностный слой, состоящий из оксидов титана и ванадия, обладает фотокаталитическими свойствами. Попадая под свет, он инициирует химические реакции, которые нейтрализуют патогенные микроорганизмы и разлагают органические соединения.
В исследовании участвовала междисциплинарная группа из Махачкалы (ДГУ и ДГМУ), Нижнего Новгорода (ННГУ) и Санкт-Петербурга (СПбГУ).
В отличие от традиционных фильтрующих систем, которые накапливают загрязнители или требуют регулярной замены расходных материалов, разработка ДГУ функционирует на принципе фотокатализа. Сам материал фильтра не расходуется в процессе очистки и пригоден для многократного использования. При облучении светом на усовершенствованной поверхности TiₓVᵧO₂ продуцируются активные формы кислорода (ROS), эффективно уничтожающие бактериальные клетки и разлагающие органические загрязнители.
«Наши материалы действуют как фотокатализаторы. Под воздействием света нанопокрытие активирует химические процессы, разрушающие бактерии и прочие загрязнители. При этом сам фильтр остается невредимым и может применяться неоднократно», – пояснила руководитель проекта, кандидат химических наук Абай Максумова.
Одно из главных преимуществ данной технологии заключается в использовании стеклянных шариков в качестве подложки, что облегчает ее интеграцию в существующие водоочистные установки.
Данная разработка особенно важна для регионов с ограниченным доступом к чистой питьевой воде. Фильтры с нанопокрытием могут лечь в основу современных многоразовых систем очистки как питьевой, так и сточной воды.
Уникальность технологии заключается в возможности тонкой настройки свойств покрытия. Варьируя состав оксидов металлов и толщину нанопленки, исследователи создают фильтры, специфически эффективные против определенных видов микроорганизмов. Команда уже работает над расширением применения: кроме стеклянных шариков, разрабатываются нанопокрытия для керамических и полимерных мембран, а также для воздушных фильтров из тканевых и бумажных материалов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Q1 – Journal of Industrial and Engineering Chemistry.
Проект финансируется Российским научным фондом в рамках регионального конкурса на фундаментальные исследования и является частью программы развития ДГУ, участника программы стратегического лидерства «Приоритет-2030».
