CC BY
19
Инновации и инвестиции
Формулы, воплощенные в реальность
щ-1 щ
4
Журнал «Наука и инновации» продолжает знакомить своих читателей с талантливыми молодыми учеными НАН Беларуси. Татьяна Плиско - научный сотрудник лаборатории мембранных процессов Института физико-органической химии, председатель Совета молодых ученых Отделения химии и наук о Земле. В этом году она стала лауреатом стипендии Президента Республики Беларусь. В данный момент готовится к защите кандидатской диссертации. О своей исследовательской деятельности и планах на будущее она рассказала нашему изданию.
Я начала углубленно заниматься химией еще в девятом классе, участвуя в школьных олимпиадах. Этим предметом меня заинтересовала мой классный руководитель Татьяна Николаевна Давы-денко, педагог очень высокого уровня. Наукой стала увлекаться в Лицее БГУ, где химию преподавала Татьяна Александровна Колевич - большой энтузиаст и вдохновитель олимпиадного и научно-исследовательского движения школьников. В 2009 г. я окончила химический факультет БГУ, а год спустя - магистратуру Института подготовки научных кадров Национальной академии наук. В 2013 г. успешно завершила обучение в аспирантуре Института физико-органической химии НАН Беларуси, в котором и продолжаю свою исследовательскую деятельность. Думаю, что химия привлекла меня, в первую очередь, широкими возможностями практического применения научных результатов.
- Что входит в сферу ваших научных интересов?
- Мои исследования находятся на стыке двух наук -химии высокомолекулярных соединений и коллоидной химии. Я работаю в области мембранных технологий. Они представляют собой методы разделения смесей веществ при помощи мембран, являющихся селективным барьером между двумя фазами.
Я сосредоточена на методах синтеза и модификации полимерных мембран, изучении свойств растворов полимеров, перспективных для их получения, а также процессах разделения жидких и газообразных сред. В сферу моих интересов также входит создание композиционных полимерных материалов с добавками наночастиц, например углеродных нанотрубок, фуллеренов, наночастиц серебра и аэросила.
- Где могут найти применение полученные вами знания?
- Результаты исследований можно использовать при создании композиционных мембран для водоподготовки в теплоэнергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве, для газоразделения, первапорации, для концентрирования и разделения компонентов биологических сред в микробиологической, фармацевтической и пищевой отраслях промышленности.
- Есть ли у вас уже какие-либо практические результаты?
- Я являюсь соавтором 30 научных работ. Некоторые из них опубликованы в таких российских изданиях, как «Высокомолекулярные соединения», «Мембраны и мембранные технологии», «Химическая технология». Недавно вышла статья в международном журнале Colloid and Polymer Science. Она посвящена исследованию закономерностей диспергирования многостенных углеродных нанотрубок при помощи полимеров в распространенном растворителе для полимеров N, N-диметилацетамиде, который используется для получения мембран на основе полисуль-фонов. Дисперсии многостенных углеродных нанотрубок
в указанных полимерах могут использоваться для создания органоминеральных мембран и других композиционных материалов. В прошлом году мною и моими коллегами из Института физико-органической химии в Национальный центр интеллектуальной собственности Республики Беларусь была подана заявка на выдачу патента на способ получения органо-минеральной мембраны. Также я была научным руководителем гранта НАН Беларуси для аспирантов «Влияние эффекта несовместимости полимеров
Наше открытие
на пористую структуру пленочных и волокнистых материалов», соисполнителем ряда хозяйственных договоров нашего института. Один из них - крупный научно-исследовательский контракт, касающийся разработки композиционных мембран для разделения воздуха с получением в качестве целевого продукта обогащенного азотом потока. Помимо этого принимала участие в создании модифицированных, органоминеральных мембран и гибридных процессов на их основе для очистки сточных вод и технологических сред в рамках Государственной программы научных исследований «Химические технологии и материалы, природно-ресурс-ный потенциал».
- Какие научные проблемы на мировом уровне в области мембранных технологий остаются нерешенными?
- Баромембранные процессы разделения, движущей силой которых является градиент давления, широко используются для подготовки воды питьевого и промышленного назначения, очистки сточных вод, получения ультрачистой воды, удаления
из жидкостей крупных органических молекул, коллоидных частиц, бактерий и вирусов. К преимуществам мембранных технологий относятся отсутствие фазовых переходов, низкие энергозатраты, относительная простота аппаратурного оформления, практически безреагент-ное функционирование, возможность сочетания с другими процессами разделения, легкость масштабирования и высокая степень автоматизации. При разделении компонентов в жидких средах нерешенными вопросами остаются недолговечность полимерных мембран, их загрязнение в процессе эксплуатации, недостаточно высокая селективность, производительность, химиче-
ская и термическая стойкость, а также их низкая механическая прочность. Возможны два подхода для решения данных проблем: разработка новых мембранных материалов и способов их получения либо улучшение мембран на основе существующей технологии.
- Какой аспект научных интересов вы планируете затронуть в своей диссертации?
- В настоящее время я разрабатываю новые способы модификации полимерных мембран, получения новых органомине-ральных мембран с добавками наночастиц, исследую их структуру и транспортные свойства
в процессах водоочистки, разделения жидких и газообразных сред, изучаю оптические и реологические характеристики концентрированных растворов полимеров с добавками наноча-стиц. Я написала диссертацию на тему «Получение, структура и свойства органоминеральных ультрафильтрационных мембран на основе полисульфона» под руководством директора Института физико-органической химии НАН Беларуси академика Александра Викторовича Бильдюкевича, защита которой состоится в ближайшее время. В ней разработаны четыре новых типа органоми-неральных мембран с добавками многостенных углеродных нанотрубок, диоксида кремния, серебра и гидроксосоединений олова с повышенными транспортными и биоцидными характеристиками. В диссертации установлены закономерности влияния концентрации неорганических соединений на структуру и свойства полимерных капиллярных мембран. Полученные органоминеральные мембраны могут использоваться в процессах ультрафильтрации для водоподготовки и разделения жидких сред.
- Какие задачи ставите перед собой на будущее?
- Свою дальнейшую научную деятельность я планирую посвятить созданию и модификации мембран для газоразделения, первапорации, микро-, ультра-
и нанофильтрации. Перспективным направлением является получение асимметричных мембран с ультратонким бездефектным селективным скин-слоем. Мною и моими коллегами предлагается использовать полимерные системы с верхней критической температурой смешения в экспериментально достижимом интервале температур, которые гомогенны при высоких значениях, а при пониженных представляют собой двухфазные системы. Тем самым создается возможность тонкого регулирования их положения относительно бинодали и, соответственно, открывается перспектива направленно варьировать скорость инверсии фаз и структуру получаемых материалов. Недавно мы совместно с молодыми учеными Санкт-Петербургского государственного университета выиграли грант РФФИ-БРФФИ М по теме «Новые гибридные полимерные материалы для баромем-бранных и диффузионного процессов разделения: получение, структура и свойства». В рамках проекта планируется разработать новые композиционные мембраны для ультрафильтрации и первапорации с улучшенным комплексом физико-химических и транспортных характеристик, создать методики для модификации полимерных мембран с использованием углеродных наноматериалов и при помощи нанесения селективных слоев методом межфазной поликонденсации. Также было бы очень интересно пройти стажировку за рубежом, однако каких-то конкретных планов по этому поводу у меня пока нет. СИ
Денис МОРОЗ
