Исследователи из НИЯУ МИФИ совместно с коллегами из Марокко создали фильтр на основе биологических отходов, способный эффективно задерживать свинец при очистке сточных вод.
Свинец создает серьезные экологические проблемы в Марокко и других странах, так как широко используется в промышленности при изготовлении красителей и аккумуляторов. Очистка сточных вод от свинца - достаточно дорогая процедура, поэтому, как правило, отходы свинца не утилизируются должным образом, загрязняя воду и воздух. Доказано, что свинец накапливается в организме человека и может приводить к умственной отсталости и другим болезням.
Ученые НИЯУ МИФИ поставили перед собой задачу создать фильтр на основе биологических отходов, способный эффективно задерживать свинец, сообщил профессор НИЯУ МИФИ Константин Катин.
«В процессе работы мы держали в голове главную цель – чтобы материал фильтра был безопасен для окружающей среды и дешев в производстве. В результате основой нашего фильтра стал хитозан – природный адсорбент, извлеченный из панцирей креветок», - рассказал он.
По его словам, хитозан обладает множеством активных функциональных групп OH и NH2, способных не только взаимодействовать со свинцом, но и «сшивать» полимерные цепи в «сеть», совершенно непроходимую для свинца. Недостаток полученной сети - низкая устойчивость, особенно в кислой среде.
Чтобы найти способ сделать ее устойчивее, в НИЯУ МИФИ было проведено компьютерное моделирование. Оно помогло найти второй элемент композита на основе фосфата кальция, способный проникать в хитозановую сеть и укреплять ее.
«Этот материал содержится в костях и зубах многих животных, мы получили его из отходов бычьих костей. Получившийся композит был исследован при помощи сканирующей электронной микроскопии, ИК-спектроскопии и рентгеновской дифракции, которые подтвердили правильность предсказаний об его строении, сделанных на основе компьютерного моделирования. Измеренная адсорбционная емкость по отношению к свинцу составила 155 мг/г, а теоретический предел еще выше. Этого более чем достаточно для практического использования нашего действительно очень недорогого композита», – отметил Константин Катин.
Ученые планируют модифицировать полученный адсорбент так, чтобы он смог задерживать другие металлы, в первую очередь – ртуть, медь и никель. По их мнению, все вложения в чистую воду в будущем обязательно окупятся благодаря снижению заболеваемости населения.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале «Journal of Molecular Liquids» (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.122872).
Источник информации: Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Источник фото: ru.123rf.com
