Очищение грязной воды древесиной

Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработали новый материал на биологической основе — форму порошка на основе нанокристаллов целлюлозы для очистки воды от загрязняющих веществ, включая текстильные красители. При прохождении загрязненной воды через фильтр с порошком целлюлозы загрязняющие вещества поглощаются, а солнечный свет, попадая в систему очистки, вызывает их быстрое и эффективное разрушение. Лабораторные тесты показали, что с помощью нового метода и материала удаляется не менее 80 процентов загрязняющих красителей, и исследователи видят хорошие возможности для дальнейшего повышения степени очистки. Фото: Технологический университет Чалмерса, Швеция | Дэвид Юнгберг

Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции придумали новый способ очистки загрязненной воды с помощью материалов на основе целлюлозы. Этот прорыв может оказать значительное влияние на области, где технологии очистки воды неадекватны, и помочь решить широко распространенную проблему выбросов токсичных красителей в текстильной промышленности.

Доступ к чистой воде необходим для нашего здоровья и благополучия, но для многих он остается проблемой. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сообщает, что в настоящее время более двух миллиардов человек живут без надлежащего доступа к чистой воде.

Эта глобальная проблема находится в центре внимания исследовательской группы Технологического университета Чалмерса, которая разработала метод легкого удаления загрязняющих веществ из воды. Группа, возглавляемая Гуннаром Вестманом, адъюнкт-профессором органической химии, занимается поиском новых способов использования целлюлозы и продуктов на основе древесины и является частью Научного центра Валленберга по дереву.

Исследователи накопили солидные знания о нанокристаллах целлюлозы, и именно здесь лежит ключ к очистке воды.

Эти крошечные наночастицы обладают выдающейся адсорбционной способностью, которую исследователи нашли способ использовать.

«Мы использовали уникальный целостный подход к этим нанокристаллам целлюлозы, изучая их свойства и потенциальные применения. Теперь мы создали материал на биологической основе, форму порошка целлюлозы с превосходными очищающими свойствами, который мы можем адаптировать и модифицировать в зависимости от типов удаляемых загрязнителей», — говорит Гуннар Вестман.

Древесина поглощает и расщепляет токсины

В исследовании, недавно опубликованном в научном журнале Industrial & Engineering Chemistry Research , исследователи показывают, как токсичные красители могут быть отфильтрованы из сточных вод с помощью метода и материала, разработанного группой. Исследование проводилось в сотрудничестве с Национальным технологическим институтом Малавии в Джайпуре в Индии, где загрязнение красителями сточных вод текстильной промышленности является широко распространенной проблемой.

Лечение не требует ни давления, ни тепла, а для катализа процесса используется солнечный свет. Гуннар Вестман сравнивает этот метод с наливанием малинового сока в стакан с рисовыми зернами, которые впитывают сок, чтобы вода снова стала прозрачной.

«Представьте себе простую систему очистки, например переносную коробку, подключенную к канализационной трубе. Когда загрязненная вода проходит через целлюлозный порошковый фильтр, загрязняющие вещества поглощаются, а солнечный свет, попадая в систему очистки, вызывает их быстрое и эффективное разрушение. Это экономически эффективная и простая система для настройки и использования, и мы видим, что она может принести большую пользу в странах, которые в настоящее время имеют плохую очистку воды или вообще не проводят ее», — говорит он.

Метод будет испытан в Индии

• Индия является одной из развивающихся стран Азии с обширным текстильным производством, где ежегодно большое количество красителей сбрасывается в озера, реки и ручьи. Последствия для человека и окружающей среды серьезные.
• Загрязнитель воды содержит красители и тяжелые металлы и может вызвать повреждение кожи при прямом контакте и увеличить риск развития рака и повреждения органов при попадании в пищевую цепь.
• Кроме того, на природу воздействуют несколькими способами, включая нарушение фотосинтеза и роста растений.

Проведение полевых исследований в Индии является важным следующим шагом, и теперь исследователи из Чалмерса поддерживают своих индийских коллег в их усилиях, направленных на то, чтобы некоторые мелкие предприятия страны испытали метод в реальных условиях. На данный момент лабораторные испытания с технической водой показали, что новый метод удаляет более 80 процентов загрязняющих красителей, и Гуннар Вестман видит хорошие возможности для дальнейшего повышения степени очистки.

«Переход от сброса полностью неочищенной воды к удалению 80 процентов загрязняющих веществ является огромным улучшением и означает значительно меньшее разрушение природы и вреда для людей. Кроме того, за счет оптимизации pH и времени обработки мы видим возможность дальнейшего улучшения процесса, чтобы мы могли производить как воду для орошения, так и питьевую воду. Было бы замечательно, если бы мы могли помочь этим отраслям получить работающую систему очистки воды, чтобы люди в окрестностях могли пользоваться водой, не рискуя своим здоровьем», — говорит он.

Может использоваться против других типов загрязнителей

Гуннар Вестман также видит большие возможности использования нанокристаллов целлюлозы для очистки воды от других загрязнителей, помимо красителей. В предыдущем исследовании исследовательская группа показала, что загрязняющие вещества токсичного шестивалентного хрома, которые часто встречаются в сточных водах горнодобывающей, кожевенной и металлургической промышленности, могут быть успешно удалены с помощью аналогичного типа материала на основе целлюлозы. Группа также изучает, как область исследований может способствовать очистке остатков антибиотиков.

«Существует большой потенциал для поиска хороших возможностей очистки воды с помощью этого материала, и в дополнение к базовым знаниям, которые мы накопили в Чалмерсе, важным ключом к успеху является коллективный опыт, доступный в Научном центре Валленберга Вуда», — говорит он.

Источник

Метки: Химическая Инженерия