Исследователи из НИЯУ МИФИ совместно с коллегами из Марокко создали фильтр на основе биологических отходов, способный эффективно задерживать свинец при очистке сточных вод. Результаты исследования опубликованы в научном журнале «Journal of Molecular Liquids».
Свинец создаёт серьёзные 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.
Учёные 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 дешёв в производстве. В результате основой нашего фильтра стал хитозан — природный адсорбент, извлечённый 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 её 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 её.
«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 ёмкость по отношению к свинцу составила 155 мг/г, а теоретический предел ещё выше. Этого более чем достаточно для практического использования нашего действительно очень недорогого композита», — отметил Константин Катин.
Учёные 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.
