Черный пояс по борьбе с бактериями
В Томске придумали новый фильтрующий материал на основе полипропиленовых волокон. Благодаря прочно «сидящим» на нем наночастицам серебра он избавляет воду от бактерий за считаные минуты.
Полипропилен, который мы привыкли видеть в форме одноразовых стаканчиков и пластиковой мебели, способен вести настоящую нановойну с бактериями, а точнее «подавать снаряды»: он служит идеальным носителем для микрочастиц серебра и оксидов других активных металлов.
Полипропиленовые волокна и материалы для фильтра, сделанные из них
Тестами подтверждено, что в воде, пропущенной через фильтр на основе модифицированных полипропиленовых волокон, кишечная палочка уничтожается через две минуты, а число всех других микробов не превышает норматив уже через 15 минут очистки. На микроуровне идет нешуточная борьба: при соприкосновении с положительно заряженными ионами серебра «зараза» гибнет.
То, что этот металл побеждает бактерии, – факт известный. Но нужно закрепить частицы серебра на фильтрующей поверхности так, чтобы они не вымывались. Томичи предложили технологию с применением сверхвысокочастотного излучения (СВЧ). Такой подход оригинален: укоренившийся среди производителей фильтров способ сводится к тому, что частицы вводятся в объем волокна. А при воздействии СВЧ они в буквальном смысле впаиваются в его поверхность.
Режим отрабатывали экспериментально: по полшага подбирались к оптимальной температуре, корректировали время. Ведь за лишние секунды полимерное волокно, толщина которого составляет всего 0,1 мм, оплавляется.
«Очень важным является выбор носителя активных компонентов. Полипропилен прочный, долго служит, не поддается воздействию микроорганизмов, агрессивных сред, гниению», – говорит Сергей Мелентьев. Он заведует лабораторией «Наноматериалы и нанотехнологии» Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ), где и был разработан новый способ модификации полипропиленового волокна.
На сегодня команда ТГАСУ – владельцы патента на уникальный способ модификации поверхности полипропиленового материала наночастицами серебра. В лаборатории есть своя автоматизированная линия, где происходит нанесение частиц.
Сергей Мелентьев показывает материал, по виду напоминающий облако сахарной ваты. Это и есть модифицированное полипропиленовое волокно. Нежный колер свидетельствует, что концентрация частиц серебра именно та, что надо.
Анатолий Рухов, еще один разработчик «наноловушки» для бактерий, демонстрирует фото с микросъемкой. На изображении в силу 200-кратного увеличения уже не нити, а канаты, поверхность которых покрыта агломератами частиц металла. «Такая развитая поверхность нанесенных на волокно частиц говорит о большой площади их соприкосновения с растворами – с той же водой при фильтрации, а это значит, что частицы поработают эффективно», – отмечает он.
Фильтры на основе модифицированного полипропиленового волокна испытывали в лаборатории природных лечебных ресурсов Томского НИИ курортологии и физиотерапии. Пропустили через них воду из Томи. Испытания показали, что технология работает.
В картриджи фильтров разработчики помещают микроволокно в виде плотно скрученных жгутов. Сырьем служат марки пищевого полипропилена. А это более десятка «не»: полимер не отдает во внешнюю среду целый ряд веществ, которые потенциально могут иметь воздействие на организм человека. «Это оптимальный вариант еще и потому, что полипропилен позволяет получить высокую выработку волокон, он эластичный и прочный. Микронити из этого материала имеют развитую удельную поверхность, то есть общая поверхность пор и микробороздок на поверхности волокна оптимальна по отношению к его массе», – говорит Анатолий Рухов.
«Современные полимеры, наноматериалы, исследования в области микроволнового излучения и фотокатализа... Это такой технологический пазл, когда наработки в разных технологических областях стыкуются в рамках единой практической задачи и позволяют получить абсолютно новое решение», – резюмирует Сергей Мелентьев.
Екатерина Козлова
