ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТРУКТУРНО-МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН ДЛЯ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ СИСТЕМ ГЛУБОКОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПИТЬЕВОЙ ВОДОПОДГОТОВКИ

Аннотация

Настоящее фундаментальное исследование посвящено комплексной разработке физико-химических и технологических основ создания селективно-проницаемых мембранных структур нового поколения. В работе представлен глубокий теоретический анализ механизмов молекулярного транспорта в условиях градиента химического потенциала, базирующийся на расширенной модели свободного объема и теории растворения-диффузии. Рассмотрены многоаспектные процессы формирования активного селективного слоя методом межфазной поликонденсации на мезопористых подложках, а также методы направленной модификации их поверхности с использованием низкоразмерных углеродных аллотропов и гидрофильных полимерных щеток. Детально изучены кинетические закономерности биообрастания и концентрационной поляризации в зависимости от топологических параметров поверхности и электрокинетического потенциала мембраны. Результаты численного моделирования методами молекулярной динамики в сочетании с натурными экспериментами на модельных растворах сложного солевого состава подтверждают синергетический эффект повышения проницаемости и селективности при внедрении функционализированного оксида графена в полиамидную матрицу. Научная новизна работы заключается в обосновании термодинамических критериев стабильности нанокомпозитных мембран при экстремальных эксплуатационных нагрузках. Практическая значимость исследования состоит в разработке научно-обоснованных рекомендаций по интенсификации мембранных процессов разделения в интересах экологической безопасности и ресурсосбережения.