Российские ученые разработали способ очистки сточных вод с помощью солнечного света

Ученые Южно-Уральского государственного университета разработали и запатентовали новый уникальный состав фотокатализаторов для очистки сточных вод от трудноокисляемых соединений. Структура материала не только эффективна, но и удобна для извлечения отработанных частиц из воды.

Сегодня фотокатализаторы — популярная тема в научном сообществе. Актуальность их состоит в вопросе разложения трудноокисляемых соединений в сточных водах кокскохимического производства, в красильных цехах текстильных фабрик, на нефтехимических и химических заводах.

Принцип действия фотокатализа заключается в том, что с помощью солнечного света или ультрафиолета, который попадает на гранулы, фотокатализатор получает энергию, и образуются свободные пары электрон-дырка. На основе этого происходит взаимодействие свободной пары с водой, образуются радикалы, которые непосредственно разлагают трудноокисляемые соединения.

Ученым ЮУрГУ удалось создать уникальный катализатор для очистки сточных вод, не причиняя вреда окружающей среде. По словам Анны Уржумовой, лаборанта кафедры экологии и химической технологии ЮУрГУ, разработка отличается от всего, что предлагалось другими ранее:

«Уникальность нашей разработки в том, что фотокаталитические наночастицы диоксида титана внедрены в гранулы из силикагеля, что позволяет увеличить размер фотокатализатора, не уменьшая удельную поверхность. Гранулы легко осаждать в отстойниках и удалять из реакционной среды. Аналоги на данный момент есть, но в виде наноразмерных частиц, и удалить их из воды очень сложно. В воде они находятся в виде взвеси, и только с помощью центрифуги можно их удалить», — объясняет Анна.

И, действительно, современные коксохимические предприятия до сих пор используют более сложные способы очистки воды. Они, мало того, что низкоэффективные, но и менее безопасны для окружающей среды, поскольку трудноокисляемые соединения не перерабатываются природой. Это и пестициды, и фенолы, и красители текстильных фабрик. Также существуют методы биологической очистки, но они не позволяют добиваться нормативных показателей загрязнения сточных вод.

Ученые не только успели провести испытания своего изобретения, но и запатентовать гранулы из силикагеля, которые получили из золя кремниевой кислоты ионообменным способом, в который внедрены фотокаталитические наночастицы диоксида титана размером зерен 20 нанометров. Диоксид титана же был получен пироксометодом с гидротермальной обработкой. Его используют в большом количестве материалов, он безвреден. Встречается, например, в солнцезащитном креме, либо как консервант. Силикагель тоже не наносит вред окружающей среде. По сути, он создан на основе кремния. Поэтому и способы получения золя кремниевой кислоты, и самого диоксида титана, безопасны и никак не могут навредить окружающей среде.

«В роли разложения трудноокисляемых соединений выступает именно диоксид титана. Чем меньше размер фотокаталитических частиц, тем он эффективнее, поэтому используются наночастицы. Но из-за их неспособности агрегироваться уменьшается их удельная поверхность, он становится менее эффективным. С помощью силикогеля искусственно наращивается размер гранул, чтобы их можно было легко удалить из очищаемой воды. Сам силикогель ничего не очищает, а лишь используется как инертная подложка», - говорит Анна Уржумова.

Для проверки эффективности фотокатализатора ученые использовали красители: метиленовый синий, метиловый оранжевый, метиловый фиолетовый. Гранулы подвергали ультрафиолетовому облучению с помощью самодельного оборудования на основе светодиодных ламп в течение разного времени. С помощью спектрофотометра изобретатели измеряли концентрацию излучения каждые пятнадцать минут, чтобы определить, с какой эффективностью разлагаются трудноокисляемые соединения, и постепенно наблюдали обесцвечивание раствора.

Южно-Уральский государственный университет – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).


СМИ о нас:

ТАСС Наука: Создан катализатор для очистки сточных вод от красителей и пестицидов

Ореанда-Новости: В ЮУрГУ создали фотокатализатор для очистки сточных вод от пестицидов


Читайте нас:

Романовская Ольга, фото: photogenica.ru
Контактное лицо по новости: 
Отдел внешних коммуникаций, тел.: 272-30-11
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.