Ученые создали новый материал для очистки воды от органических красителей
Магнитные наночастицы, покрытые двумя слоями углерода, могут успешно применяться в устройствах по очистке воды от органических красителей, установила международная группа исследователей, сообщает 11 марта пресс-служба Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН.
Ученые из России и Тайваня синтезировали магнитные наночастицы Fe₃O₄, модифицированные углеродом, и исследовали их сорбционные свойства в применении к бактериальному токсичному веществу — популярному органическому красителю конго красный.
Проблема очистки промышленных стоков различных производств, таких как текстильное, кожевенное, косметическое, бумажное и других, от красителей, загрязняющих и отравляющих водные экосистемы, стоит очень остро, что подтолкнуло ученых к отысканию эффективного и экономичного сорбента для этого класса веществ.
Магнитные наночастицы для этих целей были выбраны потому, что удаление такого сорбента из воды легко осуществляется с помощью магнитного поля. Для предотвращения склеивания наночастиц, снижающего их поглощающую способность, их поверхность обрабатывали углеродом.
Синтез нового сорбента ученые вели в два этапа. Первый слой углерода формировался непосредственно в процессе синтеза самих магнитных наночастиц методом термического разложения. Для создания второго углеродного слоя наночастицы обрабатывались в растворе глюкозы. При этом частицы самопроизвольно объединились в крупные стабильные конгломераты одинаковой правильной формы и размеров.
Преимуществом полученного материала является большая величина намагниченности, значительно превышающая ранее достигнутую для магнитных наночастиц, — чем выше намагниченность, тем меньшее магнитное поле необходимо для извлечения частиц из воды. Это ощутимо снижает энергетические затраты.
Оксана Иванова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН рассказала: «Особенностью этих наночастиц является сочетание высокой адсорбционной способности толстой углеродной оболочки с большой величиной намагниченности магнитного ядра. Это может улучшить их характеристики или придать новые свойства, полезные для различных приложений».
Ученые провели детальные исследования механизмов и кинетики адсорбции ряда органических красителей из полученных водных растворов наночастиц и выявили, какой тип красителей наиболее эффективно поглощается изучаемыми частицами, сообщила Оксана Иванова. Хорошие результаты были получены для токсичного органического красителя конго красный.
Результаты исследований были опубликованы в статье журнала Nanomaterials.
