Международные программы и проекты

«PGV Foldigrafect / Фолдиграфект» - Архитектурная модуляция в структурировании наноматериалов

Компания «КонцептТехПро» выполняет коммерческие работы и оказывает проектные услуги, на международном рынке «зелёных технологий и производств», основанных на создании современных и климатически нейтральных энергетических комплексов замкнутого цикла. При этом используются одновременно возобновляемые источники энергии на основе систем: чистая земля, чистая вода и чистый воздух. Это позволяет удовлетворить спрос на локальные энергетические потребности в отдалённых и сельскохозяйственных районах, с получением питьевой воды из подземных и природных водных источников и одновременно сократить выбросы парниковых газов, разрушающих климат.

Обеспечение надёжного энергоснабжения в условиях растущей доли возобновляемых источников энергии является сложной задачей. Активность солнца и ветра колеблется в зависимости от погоды и времени суток. Поэтому необходимы комплексные решения, инновационные модели и технологии, такие как «PGV Foldigrafect / Фолдиграфект».

Компания «КонцептТехПро» представляет инновационный сорбент нового поколения — «PGV Foldigrafect / Фолдиграфект» — многофункциональный, сверхпористый, химически стабильный и многократно регенерируемый материал, способный эффективно работать в экстремальных условиях: в широком диапазоне pH (2–12), температур (от –40 °C до +400 °C) и давлений.

Название и концепция

Название «Фолдиграфект» образовано от трёх ключевых компонентов:

• «фолдинг» — структурирование графитовых слоёв по принципу оригами;
• «графит» — базовое сырьё;
• «эффект» — уникальные функциональные свойства, возникающие благодаря управляемой наноархитектуре.

Технология производства основана на запатентованном методе «термофолдинг экспансии» (TFE), сочетающем точный термический контроль и молекулярную инженерию.

Этап 1. Подготовка сырья

В качестве исходного материала используется природный графит высокой степени очистки (99,95 %), в отличие от традиционного терморасширенного графита (ТРГ).
Перед термообработкой графит подвергается интеркаляции — внедрению в межслоевое пространство биосовместимых соединений:

• органических кислот (лимонной, щавелевой);
• ионов церия (Ce³⁺).

Это не только способствует равномерному расширению слоёв, но и формирует каталитически активные центры внутри структуры.
Почему церий?
Церий обладает уникальной окислительно-восстановительной активностью (Ce³⁺ ⇌ Ce⁴⁺), что позволяет «Фолдиграфекту» не просто адсорбировать органические токсины, но и частично разлагать их — например, фенолы, красители или фармацевтические остатки.

Этап 2. Термоформование — управляемая «нанооригами»

Графит подвергается многоимпульсному термическому удару в строго контролируемой атмосфере:

1. Первый импульс (300 °C, 0,5 с):
   Мгновенное испарение интеркалянтов и начало межслоевого расширения.
2. Второй импульс (900 °C, инертная атмосфера Ar + 5 % H₂O):
   Слои графита не просто раздуваются, а складываются в трёхмерные «гармошки», формируя наноразмерные карманы и туннели с заданной геометрией.
3. Третий импульс (1200 °C, вакуум 0,01 атм):
   Происходит стабилизация структуры: спекание «рёбер» слоёв и формирование иерархической пористости — микропор, мезопор и макропор.

Уникальность подхода: вместо хаотичного «взрыва» слоёв, как в классическом ТРГ, достигается управляемая наноархитектура — подобие молекулярного оригами с предсказуемой ориентацией каналов и контролируемой пористостью.

Этап 3. Плазменная функционализация

Для решения специфических задач «Фолдиграфект» может быть дополнительно модифицирован методом низкотемпературной плазменной обработки:

• В атмосфере NH₃ — формируются аминогруппы (–NH₂), усиливающие связывание тяжёлых металлов (Hg, Pb, Cd, As).
• В атмосфере CF₄ — создаются фторированные участки (–CF₂–), повышающие сродство к перфторалкильным соединениям (ПФАС) и другим гидрофобным загрязнителям.

Такой подход позволяет целенаправленно «настраивать» сорбент под конкретный тип загрязнения.

Ключевые характеристики «PGV Foldigrafect / Фолдиграфект»

• Удельная поверхность: 850–1200 м²/г
• Общий объём пор: 5–8 см³/г
• Размер пор: 1–50 нм (мезопоры) и 50–500 нм (макропоры)
• Скорость адсорбции: в 3–5 раз выше, чем у активированного угля
• Устойчивость к pH: 2–12
• Рабочий температурный диапазон: от –40 °C до +800 °C
• Возможность регенерации: до 50 циклов (термической или паровой десорбцией)

Области применения

💧 Очистка питьевой воды

Эффективно удаляет:

• перфторалкильные и полифторалкильные вещества (ПФАС),
• пестициды,
• остатки фармацевтических препаратов,
• микропластик (размером до 0,1 мкм).
  Материал не вымывает примесей и безопасен для контакта с пищевыми продуктами.

🏭 Очистка промышленных и бытовых сточных вод

• Связывает ионы тяжёлых металлов (Cd, Pb, Hg, As) даже при концентрациях на уровне частей на миллиард (ppb).
• Каталитически разлагает фенолы, анилиновые красители, нефтепродукты и другие стойкие органические загрязнители.

🌫️ Очистка дымовых газов

Работает в температурном режиме до 450 °C, улавливая:

• ртуть (Hg⁰ и Hg²⁺),
• диоксины и фураны,
• кислые газы (SOₓ, NOₓ).
  Полностью совместим с существующими системами очистки: SCR (селективное каталитическое восстановление) и FGD (мокрая десульфуризация).

🌬️ Очистка воздуха

Применяется в:

• промышленных фильтрах,
• системах HVAC,
• рециркуляционных установках,
• средствах индивидуальной защиты нового поколения.
  Эффективен против: формальдегида, бензола, аммиака, а также вирусных и бактериальных аэрозолей.

Экологичность и экономическая эффективность

✅ Безопасное производство:

• Не используются агрессивные минеральные кислоты (H₂SO₄, HNO₃).
• Интеркалянты — только органические кислоты и ионы церия.
• Отходы производства — водяной пар и инертные газы.

✅ Долгий срок службы:

• Фильтры на основе «Фолдиграфекта» работают до 2 лет (в зависимости от нагрузки).

✅ Высокая рентабельность:

• Себестоимость материала всего на 20 % выше, чем у обычного ТРГ,
• Но эффективность в 4–6 раз выше, что даёт значительную экономию на:
• частоте замены,
• затратах на утилизацию отработанного сорбента,
• снижении эксплуатационных издержек.

Заключение

«PGV Foldigrafect / Фолдиграфект» — это интеллектуальный наноматериал нового поколения, созданный на стыке биомиметики, наноинженерии и зелёной химии.

Он объединяет в себе:

• рекордную адсорбционную ёмкость,
• каталитическую активность,
• исключительную химическую и термическую стабильность,
• возможность точечной функционализации под любую задачу.

Благодаря уникальным свойствам сорбента «PGV Foldigrafect / Фолдиграфект» — в частности, его рекордной адсорбционной ёмкости, каталитической активности и исключительной химической стабильности — становится возможным простая и экономически выгодная модернизация фильтрующих элементов серийных противогазов. Достаточно дополнить традиционный угольный фильтр слоем сорбента Foldigrafect, чтобы значительно повысить эффективность защиты органов дыхания от широкого спектра токсичных веществ, включая химические агенты, летучие органические соединения и биологические аэрозоли.

Особую значимость такое решение приобретает в условиях чрезвычайных ситуаций — будь то техногенные катастрофы, природные бедствия, эпидемии или угрозы применения химических и биологических агентов. В подобных сценариях защита населения становится приоритетной задачей национальной безопасности. Модернизированные фильтры на основе Foldigrafect обеспечивают не только надёжную защиту дыхательных путей, но и уникальную возможность использования в качестве аварийного средства очистки воды. Благодаря высокой каталитической активности и способности сорбента эффективно связывать тяжёлые металлы, пестициды, бактерии, вирусы и органические загрязнители, фильтр с Foldigrafect способен очищать воду из открытых источников (рек, озёр, колодцев) до уровня, соответствующего требованиям питьевой воды. Это особенно критично в условиях ЧС, когда централизованное водоснабжение нарушено, а доступ к безопасной питьевой воде ограничен.

При этом благодаря высокой термической и химической устойчивости материала, а также отсутствию деградации его активных центров со временем, срок годности модернизированных фильтров может быть продлён до 50 лет при стандартных условиях хранения — без потери защитных свойств и необходимости в регенерации или замене. Такой подход не требует перепроектирования корпуса противогаза или сложного технологического переоснащения, что делает его быстрым, недорогим и масштабируемым решением для гражданской и военной обороны, а также для обеспечения устойчивости населения к последствиям чрезвычайных ситуаций любого масштаба.