Ключевые слова
Как цитировать
Аннотация
В работе синтезированы и исследованы наночастицы диоксида кремния (SiO₂) с целью оценки их потенциала в качестве модификаторов нанокомпозитных мембран обратного осмоса. Исследования методом просвечивающей электронной микроскопии (TEM) показали, что наночастицы имеют преимущественно квазисферическую форму и образуют разветвлённые агрегаты с размерами частиц 10–25 нм. Количественный анализ изображений показал, что около 71 % частиц имеют размер менее 20 нм, а средний диаметр составляет 18,4 ± 14,7 нм. Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS) подтвердила стехиометрический состав SiO₂ без обнаруживаемых примесей, что свидетельствует о высокой химической чистоте материала. Полученные результаты подтверждают перспективность использования наночастиц SiO₂ для повышения гидрофильности мембран, увеличения водопроницаемости и устойчивости к органическому загрязнению.
Материалы и методыНаночастицы SiO₂ были синтезированы мокрохимическим методом и исследованы с использованием TEM и EDS для анализа морфологии и элементного состава. Распределение размеров частиц определяли по изображениям TEM с применением программного комплекса ImageJ–OpenCV, включающего гауссову фильтрацию, пороговую обработку по методу Оцу и выделение контуров. Эквивалентные диаметры рассчитывались по площади проекции, а для статистической обработки использовались модели нормального (гауссова) и логнормального распределений.
РезультатыTEM-анализ показал образование квазисферических наночастиц SiO₂, формирующих разветвлённые агрегаты, при этом размеры первичных частиц находились преимущественно в диапазоне 10–25 нм. Количественный анализ изображений показал, что около 71 % частиц имеют размер менее 20 нм, а средний диаметр составляет 18,4 ± 14,7 нм. Аппроксимация распределений по законам Гаусса и логнормальному закону показала, что асимметрия распределения размеров обусловлена процессами агрегации. Анализ EDS подтвердил стехиометрический состав SiO₂ и отсутствие обнаруживаемых примесей.
ЗаключениеСинтезированные наночастицы SiO₂ характеризуются высокой химической чистотой, наноразмерной структурой и развитой иерархической морфологией. Они являются перспективными модификаторами для нанокомпозитных мембран обратного осмоса, обеспечивая повышение гидрофильности, увеличение водопроницаемости, устойчивости к загрязнению и эффективности технологий очистки воды.
Библиографические ссылки
[1]. The United Nations World Water Development Report 2025. – Paris: UNESCO, 2025. – DOI: 10.54679/UTAH5608.
[2]. Peyki A., Rahimpour A., Jahanshahi M. Preparation and characterization of thin film composite reverse osmosis membranes incorporated with hydrophilic SiO₂ nanoparticles // Desalination. – 2015. – Vol. 368. – P. 152–158.
[3]. Shen H., Wang S., Xu H., Zhou Y., Gao C. Preparation of polyamide thin film nanocomposite membranes containing silica nanoparticles via in-situ polymerization // Journal of Membrane Science. – 2018. – Vol. 565. – P. 146–156.
[4]. Muhamad M.S., Salim M.R., Lau W.J., Yusop Z., Ismail A.F. Removal of bisphenol A using PES–SiO₂ composite membranes // Environmental Technology. – 2016. – Vol. 37. – P. 2635–2645.
[5]. Potapov V., Fediuk R., Gorev D. Membrane concentration of hydrothermal SiO₂ nanoparticles // Separation and Purification Technology. – 2020. – Vol. 250.
[6]. Sadik A.F., Mostafa E.M., El-Sherif R.M. Advanced functionalization of polysulfone membranes with green-synthesized silica and silica–silver nanocomposites for water desalination // Asian Journal of Green Chemistry. – 2025.
[7]. Shayo G.M., Elimbinzi E., Fabian C., Shao G.N. Enhancing water quality at the point of use through fabrication of silver nanoparticle impregnated ceramic water filters // Journal of the Indian Chemical Society. – 2025.
[8]. Saleem H., Zaidi S.J. Nanoparticles in reverse osmosis membranes for desalination: A state-of-the-art review // Desalination. – 2020. – Vol. 475.
[9]. El-Gendi A., Wu H., Firdaous L., Gong G. Progress and exploring the impact of nanomaterials in membranes for water desalination // Journal of Materials Science. – 2026.
[10]. Yang Z., Yin J., Deng B. Enhancing water flux of thin-film nanocomposite membrane by incorporation of bimodal silica nanoparticles // AIMS Environmental Science. – 2016.
[11]. Porozhnyy M., Shkirskaya S., Butylskii D., Nikonenko V. Physicochemical and electrochemical characterization of Nafion-type membranes with embedded silica nanoparticles: Effect of functionalization // Electrochimica Acta. – 2021.
[12]. Rathinam K., Abraham S., Oren Y., Kasher R. Surface-induced silica scaling during brackish water desalination: The role of surface charge and specific chemical groups // Environmental Science & Technology. – 2019. – Vol. 53. – P. 134–143.
[13]. Abdurakhmonov O.E., Vertaeva D.A., Yurtov E.V. Chemical Synthesis of Magnetic Materials of the Nd₂Fe₁₄B–SiO₂ Alloy of Core–Shell Nanocomposites // Lecture Notes in Networks and Systems. – 2023. – Vol. 252. – P. 63–73.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Copyright (c) 2026 Axatov, J., Juraev, T., Abduraxmonov, O., Halimov, A., Jalilov, D., Abdulxaev, O., Kuralov, M. (Muallif)