Исследователи из ИОНХ РАН и Химического факультета МГУ предложили экологичный метод создания сорбентов для очистки воды от тяжелых металлов. Это серьезная проблема, имеющая первостепенное значение для атомной промышленности. Результаты работы опубликованы в журнале Molecules.

Проблема загрязнения окружающей среды вышла на первое место в списке угроз человечеству. Одним из самых ценных ресурсов, который используется максимально бессистемно, является чистая, пресная вода. Ионы тяжелых металлов, содержащиеся в промышленных стоках (предприятий металлообработки и машиностроения, цветной и черной металлургии, шахтного и рудного производства, химической и атомной промышленности) не выводятся при метаболизме из живых организмов и являются одним из самым разрушительных факторов, влияющих на здоровье человека, животного мира и всей экосистемы Земли. Именно поэтому задача очистки сточных вод от металлов, в том числе тяжелых, является чрезвычайно актуальной.

Одной из распространенных технологий, применяемых в очистке сточных вод, является использование сорбентов, представляющих собой матрицу-носитель, природного или искусственного происхождения, на которой иммобилизованы молекулы, способные связать ионы металлов в прочные комплексы. Такой сорбент можно легко отделить от водной фазы и подвергнуть дальнейшей переработке. Эффективность очистки воды с использованием сорбентов может достигать 99,5%.

Приготовление сорбентов с нанесением на их поверхность органических молекул является ключевым процессом в сорбционной очистке. Высокая стоимость сорбентов остается серьезным препятствием для их широкого использования.

Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова предложили альтернативный подход к получению сорбентов – существенно более экологичный и экономичный.

«Сорбенты – это твердая матрица, на которую органический компонент обычно наносится из раствора в метиловом спирте. Мы предложили метанол заменить на находящийся под высоким давлением, так называемый сверхкритический, углекислый газ. При этом процесс получения сорбента значительно ускоряется. Существенным плюсом этого метода является отказ от использования метанола в качестве растворителя, который, как известно, является сильнейшим ядом», - рассказала соавтор статьи, и.о. заведующего Лабораторией сверхкритических флюидных технологий ИОНХ РАН, к.х.н. Ольга Олеговна Паренаго.

Особенностью метода является то, что характеристики сорбентов можно контролировать в режиме on-line – без сброса давления диоксида углерода. По основным свойствам, включая содержание органической компоненты и стабильность при эксплуатации, полученные сорбенты не уступают традиционным. Благодаря этому, предложенная лабораторная методика может стать основой для нового технологического процесса.

Источник: Mikhail Kostenko and Olga Parenago. Adsorption of N,N,N′,N′-Tetraoctyl Diglycolamide on Hypercrosslinked Polysterene from a Supercritical Carbon Dioxide Medium. Molecules 2022, 27(1), 31; https://doi.org/10.3390/molecules27010031

Сосуд высокого давления, в котором проводится модификация сорбента в сверхкритическом углекислом газе