Водоснабжение будущего. Сокращение количества реагентов
Наноматериал для очистки подземных вод, обеспечивающих питьевое водоснабжение создали ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» в составе международного коллектива.
Новый материал, по словам авторов, эффективнее аналогов более, чем в три раза, и требует в 100 раз меньше затрат энергии для производства.
Результаты опубликованы в журнале Journal of Environmental Chemical Engineering.
Вода из подземных источников на территории России, СНГ и многих других стран зачастую содержит в 100-200 раз больше железа и марганца, чем позволяют санитарные нормы, сообщили специалисты НИТУ «МИСиС». Отравление этими металлами нарушает работу нервной системы, печени, пищеварения, может провоцировать рак и другие острые патологии.
Для удаления избытка растворенных металлов их необходимо окислить до нерастворимых форм, объяснили ученые. Сегодня доступен большой выбор материалов для подобной очистки вод, но все они очень недешевы, а технологии их производства сложны и ощутимо вредят окружающей среде.
Специалисты научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами нашли новый способ получения фильтрующих материалов для очистки воды от металлов, который, по их словам, превосходит аналоги по всем показателям.
«Железосодержащий осадок, взятый с действующих станций обезжелезивания воды, мы растворили в азотной кислоте, в полученном растворе вымочили гранулы силикатного минерала — огнеупорного шамота. Гранулы затем помещались в разогретую печь, где происходил самораспространяющийся экзотермический синтез. Наш подход позволяет снизить энергопотребление в сравнении с аналогами более чем в 100 раз, до 10 раз сократить расход реагентов», — рассказал директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Дмитрий Московских.
После модификации на поверхности шамота образуются наноэлементы оксида железа, которые способствуют активному окислению железа и марганца, содержащихся в водах. По словам авторов работы, полученные материалы в 3,5 раза эффективнее аналогов, используемых сегодня на станциях водоподготовки.
Также ученые показали возможность использования индустриальных отходов и в качестве источника шамота, и в качестве источника металлов для нанопокрытия. При изготовлении материала не образуется токсичных побочных продуктов, подчеркнули специалисты НИТУ «МИСиС».
«2Новая технология может послужить основой для создания полифункциональных покрытий для эффективного удаления из подземных вод других ядовитых веществ и борьбы с биообрастанием, считают ученые. Это позволит обеспечить высокое качество воды в сети питьевого водоснабжения и снизить использование хлора для ее обеззараживания», — рассказал основной автор исследования Валентин Романовский.
В исследовании также принимали участие специалисты Института общей и неорганической химии (Беларусь), Университета Вирджинии (США), Стамбульского университета (Турция), Университета Лимерика (Ирландия), Королевского технологического института (Швеция).
