Инженеры и ученые НИТУ «МИСиС» совместно с индийскими
коллегами из университетов Джайн и Шри Дхармастхала создали
инновационные мембраны для полного удаления тяжелых металлов
из отработанных вод промышленных предприятий.
Особая наноструктура оксида алюминия, модифицированного цинком,
позволила удалять из воды мышьяк и свинец с эффективностью 87% и 98%
соответственно. Результаты работы опубликованы в журнале Chemosphere.
Как известно, индустриализация – основная причина загрязнения воды
из-за попадания промышленных отходов. В частности, тяжелые металлы –
мышьяк, свинец и кадмий – вызывают нарушение обмена веществ
и множественные критические повреждения организма, что делает
их чрезвычайно токсичными для окружающей среды.
Одним из самых перспективных методов очистки и удаления ионов
тяжелых металлов из воды является мембранная технология. Она эффективна
в качестве разделителя материалов («фильтра») и относительно проста
в производстве. При этом имеет серьезные ограничения, такие как высокое
потребление энергии, короткий срок службы мембран, низкая
производительность и избирательность.
Задача ученых и инженеров – сделать мембранную технологию более
универсальным и коммерчески доступным способом очистки сточных вод.
Международный коллектив исследователей из России и Индии предложил
решение вопроса, синтезировав новый вид мембран – особо пористые
наночастицы оксида алюминия, легированного цинком.
Соавтор работы, постдок НИТУ «МИСиС» Вигнеш Найяк рассказал:
«Наночастицы, которые нам удалось получить методом сжигания
раствора, имеют очень большую площадь поверхности (261,44 м2 / г) при
размере 50 нанометров. Изображения поперечного сечения наночастиц,
полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии, показали
пальцеобразную морфологию и пористую природу мембран».
По данным ученых, синтезированные мембраны показали повышенную
гидрофильность (смачиваемость), поверхностный заряд и «сверхпористость»,
что позволило удалить из водного раствора мышьяк и свинец
с эффективностью 87% и 98% соответственно.
Вторым важным преимуществом полученных мембран являются
«противообрастающие свойства». Так называют устойчивость материала
к обрастанию водными микроорганизмами, которые в итоге выводят из строя
приборы и устройства, долго находящиеся в водных средах.
Исследование противообрастающих свойств, проведенное
разработчиками при различных давлениях с исходным раствором,
содержащим бычий сывороточный альбумин, показало 98,4% степени
восстановления и возможность повторного использования мембран до трех
непрерывных циклов.
В перспективе полученные мембраны можно использовать для
эффективной очистки стоков промышленных предприятий, а также
в крупных городских водоочистительных станциях. В настоящее время
коллектив завершает лабораторные испытания полученных образцов.
Источник: пресс-службы МИСиС