В СПбГУ сообщили о создании установки по очистке воды с помощью ферратов
Обезвредить промышленные сточные воды до состояния, пригодного для питья, поможет комплексная мобильная установка на основе электролизера, над которой работают химики Санкт-Петербургского университета, сообщает пресс-служба вуза 5 мая на официальном сайте.
Вместе с учеными СПбГУ в международном проекте OneDrop участвуют представители Лаппеенрантского технологического университета (Финляндия), Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, российской компании НПК «Омега» и финской компании Lappeenranta Free Zone Ltd.
Электролизер, на основе которого работает установка, генерирует жидкие ферраты — сильные окислители загрязняющих органических веществ. Эти соединения могут окислить большинство органических загрязнителей до воды и углекислого газа. Но не только этим объясняется эффективность использования ферратов для очистки воды.
«Второе действие ферратов — это коагуляция. Важно, что продуктом реакции, кроме воды и углекислого газа, является еще и гидроксид железа (III), который также может использоваться для очистки воды. Он выпадает в осадок и захватывает с собой остатки примесей», — пояснил руководитель проекта со стороны СПбГУ, профессор кафедры аналитической химии СПбГУ Сергей Ермаков. Он добавил, что после очистки воды полученный гидроксид железа (III) может быть использован в других отраслях, вплоть до добавок в металлургическое производство.
Одним из недостатков у растворов феррата является неустойчивость. Они быстро разлагаются с образованием упомянутого гидроксида железа (III), поэтому их очень сложно хранить или перевозить. Для решения этой проблемы ученые из России и Финляндии сделали «сердцем» установки электролизер, в котором генерируется раствор ферратов.
Для синтеза ферратов нужны стальные электроды, раствор гидроксида натрия и источник тока. Аппарат производит ферраты, которые сразу же можно применять для очистки воды и для локализации загрязнений в местах разлива.
Как объяснил Ермаков, если вводить в систему очистки загрязненных вод избыток ферратов, которые потом превращаются в гидроксид, никаких вредных продуктов в воде в итоге не остается. Это выгодно отличает данный метод очистки от хлорирования воды, при котором образуется называемый активный хлор, очень опасный для человека.
Ученые СПбГУ совместно с финской стороной изучают протекание химических реакций при окислении органических загрязнителей. Кроме того, исследователи выясняют, насколько ферраты эффективны при очистке воды от следов лекарственных препаратов, которых в водоемах становится с каждым годом всё больше.
Остатки лекарств, которые принимает человек, выводятся из организма и, попадая со сточными водами в водоемы, могут накапливаться в рыбе. Кроме того, при поливе полей загрязненной лекарственными препаратами водой, вещества аккумулируются растениями, затем попадают в животных, которые питаются этими растениями. В конечном итоге лекарственные вещества возвращаются в организм человека.
Опасны не только остатки лекарственных средств, но и продукты их последующих превращений, связанных, например, с окислением. В конечном итоге могут образовываться канцерогены и другие опасные вещества.
Чтобы выяснить, насколько разрабатываемая установка может помочь в решении этой проблемы, исследователи загрязняют воду различными лекарственными препаратами, например, диклофенаком — противовоспалительным средством, которое является достаточно стойким. Как показали предварительные результаты, разработанное устройство может справиться с задачей очистки воды от диклофенака.
Кроме того, установка может помочь в решении проблемы вселения чужеродных видов, попадающих в новые места с балластными водами, которое судно набирает после разгрузки для обеспечения устойчивости. Микроорганизмы, населяющие природные воды, могут быстро размножаться в благоприятных условиях, что приводит к нарушению экологического и природного равновесия. Именно поэтому в данной установке заинтересован порт Лаппеенранта, которым управляет участвующая в разработке компания Lappeenranta Free Zone Ltd. Этот порт предоставляет исследовательской группе информацию о загрязнениях и будет использовать результаты проекта.
Для очистки воды требуется совсем немного ферратов. Опытный образец установки, размеры которого можно сравнить с микроволновой печью, способен за один цикл обеззараживать примерно 100–150 кубометров воды в течение часа. Аппарат может работать непрерывно.
«Конечно, если вода сильно загрязнена, для ее очистки потребуется выработка большего количества феррата. Однако система контроля, над которой мы сейчас работаем, позволит учитывать эти показатели, а значит, в конечном итоге усилит надежность и простоту применения инновационной технологии», — отметил Ермаков. Он сообщил, что из-за пандемии работа над установкой затянулась, но ученые планируют завершить проект к концу 2021 года.
