Красноярские ученые создали новые сорбенты для очистки сточных вод
Новые сорбенты для очистки загрязненных вод на основе полисахарида арабиногалактана, содержащегося в древесине лиственницы, синтезировали красноярские ученые, 14 июня сообщает пресс-служба Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН.
Сорбенты красноярских ученых экологически безопасны, быстро разлагаются и собирают более 80% загрязнений поверхностных и подземных вод, в том числе таких опасных загрязнителей, как тяжелые металлы, красители и пестициды.
Результаты исследования синтезированных материалов разработчики из Института химии и химической технологии КНЦ СО РАН и Факультета цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета опубликовали в журнале Polymers.
Арабиногалактан, присутствующий в больших количествах в древесине лиственницы, биоразлагаем, растворим в воде, обладает высокой биологической активностью, низкой токсичностью, дешевизной и легкостью переработки. Все эти свойства делают его выгодной основой для синтеза пленок, покрытий и сорбционных материалов.
Чтобы получить композиты на основе арабиногалактана лиственницы сибирской, красноярские исследователи сначала модифицировали его нетоксичными, недорогими и доступными многоосновными карбоновыми кислотами: лимонной, янтарной, щавелевой и адипиновой.
Далее модифицированный материал нагревали или подвергали сублимационной сушке (лиофилизации), что изменяло его эффективность. Нагревание уплотняло материал за счет образования дополнительных молекулярных связей между кислотами и молекулами арабиногалактана.
Лиофилизация, наоборот, делала структуру материала более пористой. Ученые отмечают, что именно она создает структуру с развитой внутренней поверхностью, которая обеспечивает высокие сорбционные свойства материала и легкость утилизации, в том числе за счет переработки его микроорганизмами.
Способность нового материала поглощать загрязняющие вещества из воды исследователи проверили с помощью специального маркера, имитирующего загрязнители, — красителя метиленовый синий. Результаты показали эффективность производных арабиногалактана с карбоновыми кислотами при использовании их в качестве сорбентов.
Наибольшую сорбционную способность продемонстрировал арабиногалактан, модифицированный янтарной кислотой и впоследствии замороженный (лиофилизированный). За три часа он поглотил из водного раствора более 80% метиленового синего. Чуть меньшую эффективность показали сорбенты на основе адипиновой, лимонной и янтарной кислот, подвергавшиеся нагреву, которые поглотили около 70% модельного загрязнителя.
Старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН кандидат химических наук Юрий Маляр рассказал о проделанной коллективом работе:
«Природные сорбционные вещества на основе полисахаридов являются перспективными материалами для очистки сточных вод и почвы от ионов металлов, и других загрязняющих веществ как с экологической, так и с экономической точки зрения. Мы разработали новый экологически безопасный метод модификации и получения новых композитов на основе арабиногалактана древесины лиственницы сибирской. На его основе можно создавать экологически чистые материалы для использования в качестве носителей лекарственных средств, сорбентов и средств водоподготовки. Сорбционные вещества на его основе полностью безопасны для окружающей среды и не уступают по своим характеристикам традиционным сорбентам».
