В Уральском федеральном университете разработали высокоэффективный нанокомпозит для очистки промышленных стоков
Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) с коллегами из Индии и Саудовской Аравии разработали нанокомпозит, который обладает высокой адсорбционной способностью.
Полученный материал нейтрализует промышленные красители, которые попадают в сточные воды из-за деятельности текстильных предприятий. Эффективность нового сорбента составляет 96,4% против быстрого зеленого (БЗ) и до 92,7 % против бромфенолового синего (БС). У большинства существующих сорбентов эффективность не превышает 90 %, утверждают ученые. Особенно востребованным нанокомпозит может быть в регионах, где существует дефицит пресной воды — в странах Ближнего Востока, некоторых районах Индии, Бангладеш и Пакистана. Статью о новом нанокомпозите и методах синтеза ученые опубликовали в журнале Sustainability.
«Органические красители БЗ и БС чрезвычайно канцерогенны. Значительная их часть концентрируется в сточных водах, куда они попадают в результате деятельности промышленных текстильных предприятий. Именно это простимулировало нас создать новый наноматериал, который способен очистить промышленные сточные воды от вредных красителей. Наша разработка имеет высокую фотокаталитическую активность, в результате чего адсорбционная эффективность составила 96,4 % и 92,7 % против БЗ и БС соответственно. Важно также отметить, что наш нанокомпозит можно использовать несколько раз— по итогам эксперимента эффективность полимеров оставалась выше 90 % даже после пяти циклов использования»,— поясняет старший научный сотрудник отдела магнетизма твердых тел УрФУ Ражеш Кумар Манавалан.
Особенность разработки — фотокаталитические свойства. Это значит, что под воздействием света материал запускает химические реакции, которые разлагают загрязнители. Вредные вещества накапливаются в порах нанокомпозита, а затем окисляются. В результате красители раскладываются на более простые и менее опасные вещества — углекислый газ и перекись водорода.
«Комбинация материалов, которые использовались в нашей работе, оказались весьма эффективными для создания максимальной фотокаталитической активности. Дело в том, что такое сочетание позволило использовать синергию между различными компонентами и усилить гетеропереходы на границах раздела материалов. Это значит, что кристаллическая решетка одного материала плавно, без нарушения периодичности, переходит на кристаллическую решетку другого»,— рассказывает Ражеш Кумар Манавалан.
В составе нанокомпозита содержатся нитрат церия, ацетат меди и гидроксид натрия. Для создания внешней оболочки, которая позволила сделать вещество многоразовым, ученые использовали поливинилпирролидон — специальный полимер. Соединить эти вещества вместе исследователям удалось методом химического осаждения— простой технологией синтеза химических соединений в специальном растворе.
«После использования нашего нанокомпозита происходит процесс его очистки, который включает в себя промывку водой, обработку этанолом и сушку на воздухе. Аналогичные фотокатализаторы, например, порошковые, использовать повторно достаточно сложно»,— добавляет Ражеш Кумар Манавалан.
В будущем ученые проведут дополнительные исследования нанокомпозита, чтобы изучить его адсорбционную способность по отношению к другим красителям.
Сергей Лукьянченко
Фото: пресс-служба УрФУ
