Гидрогель ученых ТПУ из отходов очистит воду от 70% вредных металлов
Гидрогель для очистки воды от тяжелых металлов создал на основе пищевых отходов научный коллектив ученых Томского политехнического университета (ТПУ) и Университета Бравиджая (Индонезия), 24 декабря сообщила пресс-служба ТПУ.
Новые гидрогели, способные абсорбировать из воды до 70% содержащихся в ней тяжелых металлов, ученые создали, используя полисахариды, полученные из отходов фруктов. Такие органические гидрогели нетоксичны, обладают хорошими адсорбционными свойствами, а их производство относительно дешево.
Методы очистки воды от загрязнителей, основанные на их адсорбции, считаются наиболее перспективными, а одними из самых эффективных адсорбентов являются именно гидрогели — гидрофильные нерастворимые сшитые полимеры с высокой способностью к набуханию. За счет этого свойства они могут сохранять внутри своей структуры большой объем водного раствора.
Полимер гидрогеля может быть как синтетическим, так и природным. Исследователи ТПУ создали гидрогели из полисахаридов, которые получили с помощью ультразвуковой экстракции фруктовых отходов бананов, яблок и апельсинов.
Смешав полученный в виде сухого порошка экстракт с кросслинкером (сшивателем полимера), они получили гидрогель, обладающий большой способностью к поглощению воды, имеющий за счет высокой пористости большую площадь поверхности. А содержащееся в нем большое количество активных амино- и гидроксильных групп значительно повышает его способность адсорбировать многие загрязнители.
Доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских процессов ТПУ Антонио Ди Мартино рассказал:
«Следующим этапом исследований стали испытания. Для них мы взяли воду с содержанием тяжелых металлов — свинца, кадмия, хрома, мышьяка, ртути и кобальта — разной концентрации (от 50 до 300 миллиграмм). Проверяли способность гидрогеля абсорбировать металлы как по одному, так и в составе раствора».
Результаты подтвердили, что гидрогель способен очистить жидкость от 70% металлов, независимо от того, какое количество вредных веществ содержит раствор. Это говорит о перспективности его применения в фильтрах и установках для очистки воды.
В ходе испытаний гидрогель сначала помещали в загрязненную воду — 2 грамма гидрогеля на литр воды. Адсорбцию производили в течение одного часа. Во втором эксперименте гидрогель помещали в колонку, через которую пропускали загрязненную воду. За минуту можно было очистить до 20 миллилитров воды. Эффективность очистки в обоих тестах была высокой — гидрогель абсорбировал до 70% тяжелых металлов. При этом одну порцию гидрогеля можно использовать до пяти раз.
«На следующем этапе исследования мы будем изучать способность гидрогелей удалять различные тяжелые металлы из загрязненных вод Томской области и района острова Ява в Индонезии. Для этого будет создана сорбционная колонна на основе гидрогелей, которую мы будем помещать в загрязненную воду. Способность восстанавливать и десорбировать гидрогелем мы будем сравнивать с другими твердыми адсорбентами, которые широко используются на рынке», — сообщил Ди Мартино.
Свои последние результаты международный коллектив представил в статье «От фруктовых отходов до гидрогелей для сельского хозяйства» (From Fruit Waste to Hydrogels for Agricultural Applications), опубликованной в журнале Clean Technologies.
