«Мембрана создаётся в органической (масляной) фазе, реакция происходит на границе с водой, а за счёт перекрёстных связей структура становится устойчивой. Благодаря этому поры, даже при воздействии углеводородов, не разбухают, как в других материалах», — отмечают исследователи.

Для улучшения селективности и формирования пор нужного размера в полиимины был добавлен специальный мономер — триптицен. Эта молекула сохраняет свою форму и способствует образованию каналов, через которые могут проходить только молекулы определённых размеров.

Эффективность разделения

В ходе экспериментов новую мембрану использовали для фильтрации смеси толуола и триизопропилбензола (TIPB) — это стандартный тест для оценки эффективности разделения. Мембрана позволила увеличить концентрацию толуола в фильтрате в 20 раз по сравнению с исходной смесью. Также её испытали на промышленно значимой смеси — нафты, керосина и дизеля — и успешно разделили тяжёлые и лёгкие компоненты по размеру молекул.

Если внедрить такую мембрану в промышленность, можно будет организовать многоступенчатую фильтрацию: на каждом этапе будет повышаться концентрация нужного продукта. «Можно представить, что с такой мембраной первый этап сможет заменить традиционную колонну фракционной перегонки нефти. Сначала отделяются тяжёлые и лёгкие молекулы, затем с помощью разных мембран можно очищать смеси дальше, чтобы выделить нужные химикаты», — объясняет профессор Смит.

Интерфазная полимеризация, применяемая для изготовления этих мембран, уже широко используется в производстве фильтров для опреснения воды. Исследователи уверены, что новые химические составы можно внедрить в существующие производственные линии без серьёзных изменений. «Главное преимущество метода — он хорошо изучен и масштабирован для производства мембран для очистки воды, так что его можно адаптировать для новых мембран», — добавляет профессор Ли.

Исследование частично финансировалось компанией ExxonMobil через Инициативу энергетики MIT.