Ученые предложили использовать для очистки воды углеводсодержащие полимеры
Материал с сахароподобной структурой и регулируемой растворимостью в воде для удаления из нее тяжелых металлов разработала исследовательская группа из Техасского университета в Остине, 11 сентября сообщает отдел новостей Американского химического общества (ACS).
Загрязненная тяжелыми металлами вода представляет опасность для человека и водных организмов. При этом такие методы удаления подобных загрязнений, как применение фильтров, могут быть энергоемкими, а при использовании улавливающих металлы мембран, последние быстро засоряются и требуют частой замены.
Чтобы найти лучший метод очистки воды, группа исследователей под руководством доцента химического факультета Техасского университета в Остине Кассандры Каллманн обратилась к растениям.
Растения защищают свои клетки от вредных веществ барьером из полисахаридов, которые представляют собой макромолекулы с повторяющимися сахарными звеньями, задерживающими в том числе и ионы металлов. В недавнем исследовании ученые из Университета Тарлтон-Стейт в Техасе применили липкие экстракты полисахаридов из бамии и алоэ для удаления из сточных вод микропластика.
Полимеры, полученные из сахаров растений, удаляют тяжелые металлы из воды. Но для поддержания их стабильности в воде часто требуются специальные вещества, образующие с полимерами нерастворимые гели.
Исследователи команды Кассандры Каллманн синтезировали полимер, напоминающий сахар, который удерживает тяжелые металлы в виде нерастворимых комков, что облегчает их удаление из очищаемой воды. Так, в ходе испытаний эффективности предложенной учеными концепции очистки этот полимер удалял ионы кадмия и свинца из речной воды, которая предварительно была насыщена этими стойкими и опасными загрязнителями.
Командой были разработаны несколько полимеров, каждый из которых имеет водонерастворимую основу с различными водорастворимыми углеводами, свисающими с повторяющихся звеньев, как брелоки на браслете.
На первом этапе испытания углеводный «брелок», который наиболее эффективно притягивал и связывал ионы кадмия, содержал группу карбоновых кислот. Этот полимер через три минуты образовывал видимые сгустки, которые легко можно было отфильтровать.
На втором этапе отфильтрованные сгустки повторно растворялись, высвобождая кадмий путем регулирования кислотности воды. После трех циклов связывания, комкования и повторного растворения полимер сохранил прежнюю эффективность улавливания металлов, продемонстрировав свой потенциал в качестве материала, пригодного для вторичной переработки.
Результаты исследования ученые представили в статье «Биоинспирированные углеводсодержащие полимеры эффективно и обратимо связывают тяжелые металлы», опубликованной в журнале ACS Central Science.
