Ученые из Московского физико-технического института, Национального исследовательского ядерного университета МИФИ совместно с компанией XPANCEO разработали новый сорбент, который в 25 раз эффективнее исходного материала удаляет токсичные красители из сточных вод. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе МФТИ.
Ежегодно в мире производят более 700 тысяч тонн синтетических красителей, при этом до 15% попадает в сточные воды. Такие вещества плохо разлагаются, нарушают фотосинтез в водоемах и могут оказывать токсическое и мутагенное воздействие на живые организмы.
В основе новой технологии лежит ниобат лития — материал, который ранее практически не рассматривался для очистки воды. Исследователи применили метод механохимической обработки: порошок измельчили в водной среде, создав на его поверхности большое количество точечных дефектов. Именно они превратились в активные центры, способные прочно связывать молекулы красителей.
До обработки один грамм ниобата лития мог поглотить около 4 мг красителя. После модификации этот показатель вырос до 100 мг/г, а эффективность удаления загрязнений из раствора достигла 96,8%.
«Эти дефекты открыли активные центры ниобия, которые работают как химические «якоря» для молекул красителей. В результате вместо слабого электростатического притяжения реализуется механизм хемосорбции — образования прочных химических связей», — объяснил старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Илья Завидовский.
В испытаниях сорбент успешно удалял четыре распространенных красителя, включая метиленовый синий и кристаллический фиолетовый. При этом вещества, неспособные образовывать химические связи с центрами ниобия, практически не поглощались, что подтвердило предложенный механизм работы материала.
По словам главного научного сотрудника МФТИ Александра Сюя, технология не требует токсичных растворителей и сложного оборудования, легко масштабируется для промышленности, а сам сорбент можно регенерировать без образования вторичных токсичных отходов.
Испытания технологии на пилотной промышленной установке ученые планируют начать уже в течение следующего года. Кроме очистки воды, исследователи обнаружили, что изменение режима обработки материала позволяет управлять его оптическими свойствами, что открывает перспективы применения в оптоэлектронных устройствах.
Ранее в России разработали очистители сточных вод, изготовленные из отходов производства.