МОСКВА, 21 апр — РИА Новости. Ученые БФУ разработали новый материал, который "впитывает" промышленный краситель из сточных вод. Сорбент поглощает 645 миллиграммов красителя на грамм веса и может быть извлечен из воды обычным магнитом. Результаты представлены в журнале Physics of Metals and Metallography.
Миллионы тонн красителей в реках и озерах
Органические красители используются в пищевой, текстильной и фармацевтической промышленности. Проблема в том, что они медленно и неэффективно разлагаются в окружающей среде, рассказали ученые Балтийского федерального университета (БФУ) имени И. Канта.
Только текстильная промышленность ежегодно сбрасывает в водоемы от 70 до 200 тысяч тонн красителей.
«
"Это сопоставимо с весом нескольких сотен пассажирских самолетов", — подчеркнул научный сотрудник лаборатории нано- и микромагнетизма БФУ Виталий Сальников.
© Фото : БФУ имени И.Канта/Валерия Колесникова
Эксперимент по сорбции на модельном красителе - метиленовом синем
Чем плохи существующие методы очистки?
Для очистки воды от красителей сегодня используют разные подходы. Но у каждого есть недостатки, объяснил ученый:
- Биологический — дорогой.
- Химический — малоэффективен при высоких концентрациях красителей.
- Адсорбционный (например, активированный уголь) — поглощает красители со средней эффективностью, требует сложной регенерации или утилизации.
Активированный уголь — на данный момент самый распространенный промышленный сорбент.
Что предложили ученые?
Исследователи создали новый материал, который способен вбирать 645 миллиграммов красителя на грамм собственной массы. Это в 10–100 раз выше, чем у существующих аналогов.
Новый сорбент — это комбинация трех компонентов:
- "Магнитный" оксид железа — позволяет извлекать материал магнитом.
- Карбонат кальция — природный минерал, похожий на мел, который создает разветвленную пористую поверхность.
- Полиакриловая кислота — специальный полимер, который скрепляет конструкцию и добавляет дополнительные "ловушки" для молекул красителя.
«
"В результате получилось, что сорбент в 10 раз лучше активированного угля и в 129 раз эффективнее чистого карбоната кальция", — рассказал Сальников.
© Фото : БФУ имени И.Канта/Валерия Колесникова
Вид разработанного композита на основе оксида железа
Магнитная "изюминка"
Важным нововведением стало добавление магнитной компоненты, которая решает одну из главных проблем промышленной очистки воды, а именно отделение сорбента от очищенной воды, что традиционно является наиболее затратной в технологическом цикле операцией.
Применение магнитного поля вместо фильтрации или центрифугирования может сократить энергозатраты на этом этапе в разы.
Простыми словами: "напитавшийся" красителем сорбент можно просто вытащить из воды магнитом. Быстро, дешево, эффективно.
Уже можно использовать?
На данный момент ученые проверили эффективность материала на метиленовом синем — красителе, который используется для придания шерсти, хлопку или шелку сине-голубого цвета.
В будущем исследователи планируют изучить возможности нового материала для выделения из воды и других органических красителей.