Ученые Южно-Уральского государственного университета (г. Челябинск) разработали и запатентовали новую фотокаталитическую технологию очистки сточных вод от трудноокисляемых соединений, сообщает пресс-служба ВУЗа.
Принцип действия фотокатализа заключается в том, что с помощью солнечного света или ультрафиолета, который попадает на гранулы, фотокатализатор получает энергию, и образуются свободные пары электрон-дырка. На основе этого происходит взаимодействие свободной пары с водой, образуются радикалы, которые непосредственно разлагают трудноокисляемые соединения.
Ученым Южно-Уральского государственного университета, по словам лаборанта кафедры экологии и химической технологии Анны Уржумовой, удалось создать уникальный катализатор для очистки сточных вод без вреда окружающей среде.
«Уникальность нашей разработки в том, что фотокаталитические наночастицы диоксида титана внедрены в гранулы из силикагеля, что позволяет увеличить размер фотокатализатора, не уменьшая удельную поверхность. Гранулы легко осаждать в отстойниках и удалять из реакционной среды. Аналоги на данный момент есть, но в виде наноразмерных частиц, и удалить их из воды очень сложно. В воде они находятся в виде взвеси, и только с помощью центрифуги можно их удалить», - объясняет Анна Уржумова.
Гранулы из силикагеля ученые получили из золя кремниевой кислоты ионообменным способом, в который внедрены фотокаталитические наночастицы диоксида титана размером зерен 20 нанометров. Диоксид титана был получен пироксометодом с гидротермальной обработкой. Его используют в большом количестве материалов, он безвреден. Встречается, например, в солнцезащитном креме, либо как консервант. Силикагель тоже не наносит вред окружающей среде. По сути, он создан на основе кремния. Поэтому и способы получения золя кремниевой кислоты, и самого диоксида титана, безопасны, и никак не могут навредить окружающей среде.
«В роли разложения трудноокисляемых соединений выступает именно диоксид титана. Чем меньше размер фотокаталитических частиц, тем он эффективнее, поэтому используются наночастицы. Но из-за их неспособности агрегироваться уменьшается их удельная поверхность, он становится менее эффективным. С помощью силикогеля искусственно наращивается размер гранул, чтобы их можно было легко удалить из очищаемой воды. Сам силикогель ничего не очищает, а лишь используется как инертная подложка», - говорит Анна Уржумова.
Для проверки эффективности фотокатализатора ученые использовали красители: метиленовый синий, метиловый оранжевый, метиловый фиолетовый. Гранулы подвергали ультрафиолетовому облучению с помощью самодельного оборудования на основе светодиодных ламп в течение разного времени. С помощью спектрофотометра измерялась концентрация излучения каждые пятнадцать минут, чтобы определить, с какой эффективностью разлагаются трудноокисляемые соединения. В результате наблюдалось обесцвечивание раствора.
Ранее, как сообщал портал watermagazine.ru, группа ученых Южно-Уральского государственного университета и Университета Белграда разработала технологию получения диоксида хлора из двух химически стабильных твердых компонентов. Реагент сразу запускает процесс фотосинтеза в воде, обогащает ее кислородом и очищает от вредных примесей.
Фото: rpn.ru
