Вода Magazine - В Южно-Уральском государственном университете разработан сорбент-блокатор для очистки воды от тяжелых металлов

 Banner 20 anniversary hydrig 1200x60

В Южно-Уральском государственном университете разработан сорбент-блокатор для очистки воды от тяжелых металлов

03.02.2022, 11:26   |   Техника/Технологии
В Южно-Уральском государственном университете разработан сорбент-блокатор для очистки воды от тяжелых металлов

Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработали сорбент, очищающий воду от тяжелых металлов и блокирующий их возврат в среду. Исследователи проверили работу материала на пробах вод, загрязненных из-за деятельности реально действующего предприятия, и получили положительные результаты. Механизм сорбции и влияние материала-блокатора на среду описаны в публикации в журнале «Nanomaterials» (Q1).

По сообщению пресс-службы Южно-Уральского государственного университета, загрязнение водоемов тяжелыми металлами – острая проблема, существующая во всех промышленных регионах, к которым относится и Челябинская область. Устранение таких последствий деятельности предприятий металлургического и машиностроительного комплекса – одна из задач, над решением которой работают ученые ЮУрГУ в рамках стратегического проекта вуза «Фундаментальные основы синтеза и эксплуатации перспективных материалов» программы «Приоритет 2030».

Материалы-блокаторы отличаются усиленным эффектом блокирования катионов тяжелых металлов: на их поверхности есть наноцентры, способные обменивать катионы и анионы кристаллической решетки на растворенные в воде или содержащиеся в грунте загрязнители окружающей среды.

Принципиальное отличие блокаторов от других материалов, использующихся для сорбции, – эффект саморегуляции и декарбонизации, объяснила кандидат технических наук, доцент кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов» Татьяна Лонзингер:
«После окончания процесса поглощения ионов загрязнителей в саморегулирующейся блокирующей системе начинается процесс образования защитного поверхностного слоя с участием углекислого газа атмосферы, состоящего из карбонатов сложного состава, которые покрывают поверхность материала и превращают систему в экологически безопасный объект, на котором развиваются простейшие формы растительности».

Сырьем для блокаторов стали экологически чистые природные материалы. Изучив физико-химические свойства их компонентов, ученые установили оптимальный химический состав, соотношение фазовых составляющих, прочностные характеристики элементов и количество активных наноцентров. В частности, удалось выяснить: для перехода тяжелых металлов, растворенных в водоемах, в твердую фазу в структуре блокатора необходимо наличие твердого раствора, способного к катионному обмену.

Ученые построили теоретическую модель, на основании которой синтезировали лабораторные и опытные образцы материалов. Их испытали на модельных растворах и подотвальных и сточных водах предприятий Уральской горно-металлургической компании (УГМК), а также на грунтах с техногенными загрязнениями.

Как показали результаты эксперимента, степень удаления катионов церия (имитаторов радионуклидов) из высококонцентрированного модельного раствора достигает 100% через 8 суток контакта с материалом-блокатором, меди – 100%, никеля – 90,3%, цинка – 96.31%. Железо полностью удаляется за 4 дня.
В пробах УГМК после контакта с материалом-блокатором уже через 7 дней в 62,5 раза снизилась концентрация мышьяка, в 30 раз – кадмия, в 125 – меди, в 247 – железа, в 590 – марганца, в 7,5 – никеля и в 674 – цинка.

«Рентгенофазовым анализом установлено, что основными компонентами синтезированного материала-блокатора являются магниево-кальциевые силикаты системы MgO-CaO-SiO2, окерманит (2CaO·MgO·2SiO2), монтичеллит (CaO·MgO·SiO2) и мервинит (3CaO·MgO·2SiO2). Присутствие материала-блокатора приводит к прекращению перехода тяжёлых металлов из грунта в воду. Через две недели в составе водной вытяжки из грунта в присутствии материала-блокатора исчезают мышьяк, кадмий, кобальт, никель, свинец. Через три месяца контакта с материалом-блокатором на мёртвом грунте появляются простейшие жизненные формы, начинается процесс восстановления разрушенной окружающей среды», – добавила Татьяна Лонзингер.

Результаты исследований показывают, что материалы-блокаторы могут использоваться на практике. Они одновременно снижают концентрацию всех растворенных в воде тяжелых металлов, несмотря на диапазон их концентраций, который отличается в пробах с сильным загрязнением в десятки раз. Совместные работы с УГМК по этой теме начинаются в 2022 году.

Дарья Цымбалюк, Данил Рахимов

 

Просмотров: 3544
Новости по теме
Новости
От первого лица
Директор УП «Полимерконструкция» (г. Витебск Республики Беларусь) Сергей Иванов:
«Заказчику важно получить не просто оборудование, а готовое технологическое решение под задачу»
УП «Полимерконструкция» - ведущий в Республике Беларусь производитель оборудования для водоподготовки и очистки сточных вод и один из основных поставщиков такого оборудования на российский рынок....
Компании
17.07.2025
УП «Полимерконструкция» приступило к производству промышленных озонаторов
УП «Полимерконструкция» (г. Витебск Республики Беларусь) начало производство промышленных...
17.07.2025
На очистных сооружениях канализации г. Читы установят систему нейтрализации запахов «Мокрый барьер»
На очистных сооружениях канализации г. Читы в ноябре 2025 года будет введена в эксплуатацию...
17.07.2025
В отношении ООО «Енисейводоканал» в Красноярском крае возбудили уголовное дело за порчу земли
В отношении ООО «Енисейводоканал» в Енисейском районе Красноярского края возбуждено уголовное дело...
Проекты
Новые статьи
Выставки/Конференции