ИННОВАЦИИ: Фильтры и пламя
Принципиально новые фильтры для воды разработали ученые из Черноголовки. Пористая керамика - основа этих фильтров - позволяет очистить воду не только от обычных примесей вроде песка или глины, но и от вездесущих вирусов и эндотоксинов, крошечные размеры которых позволяют им с легкостью преодолевать обычные преграды.
Для производства пористой керамики сотрудники Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН под руководством Инны Боровинской предложили использовать так называемый метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Суть этого метода заключается в том, что смесь порошков алюминия и некоторых оксидов засыпают в форму и поджигают в атмосфере азота. При этом идут химические реакции, которые сопровождаются выделением значительного количества тепла, а в результате в форме образуется прочный пористый материал на основе тугоплавких соединений, таких как карбиды, нитриды и оксиды.
Прелесть метода в том, что он очень экономичен и прост. Достаточно исходные соединения просто немного подогреть и поджечь, а дальше, как говорила фея Золушке, "розы вырастут сами" - полученный пористый материал останется только достать из формы, конечно, когда реакция пройдет и будущий фильтр остынет.
Кроме того, авторы научились делать этим методом так называемую градиентную керамику - материал, состоящий из слоев с порами разного размера. Это позволяет, например, сначала отфильтровывать крупные частицы, а затем - мелкие. Например, на фильтры на основе карбида титана с порами размером в несколько микрон можно нанести слой того же карбида титана с порами поменьше - например, размером в нанометры. Первый слой задержит песчинки, а второй - вирусы и эндотоксины, т. е. вредные белковые фрагменты бактерий, которые пробираются даже через фильтры стандартных установок по производству воды для инъекций.
Между прочим, получение так называемой апирогенной воды, т. е. воды, не содержащей вирусов и эндотоксинов, - это отдельная проблема. Для нее обычно применяют фильтры с размерами пор 0,22 мкм. Но вирусы бывают в несколько раз меньше. Кроме того, часть вирусов и эндотоксинов, которая не прошла через поры, поселяется на поверхности самих фильтров, поэтому их приходится периодически стерилизовать.
А фильтры, созданные учеными из Черноголовки, во-первых, не пропустят частиц с размерами больше одной сотой микрона; во-вторых, не боятся высоких температур, т. е. их легко стерилизовать; и, в-третьих, их очень легко регенерировать. Достаточно пропустить через фильтр обратный поток уже очищенной воды, и фильтр опять готов к работе! Ученые разработали фильтры самых разных конструкций: и для отдельных помещений с производительностью до 250 л/ч, и для промышленности, позволяющие получать 10 000 л/ч при перепаде давлений 1 кг/см2, и устройства для получения апирогенной воды. А поскольку такая керамика химически очень устойчива, то чистить с ее помощью можно не только воду, но и масло, и бензин, и другую органику.