Красноярские учёные предложили способ перерабатывать опилки сибирской ели в эффективный и экологичный
материал для очистки воды от тяжёлых металлов. Благодаря химической обработке у окисленного природного
биополимера из еловых опилок возросла активность поглощать токсичные ионы свинца, меди и кадмия.
Результаты исследования опубликованы в журнале Antioxidants.
С ростом промышленной активности тяжёлые металлы, такие как свинец, кадмий, медь и железо, всё чаще
накапливаются в почвах и водоёмах. Даже в малых концентрациях они токсичны, нарушают рост растений и могут
проникать в пищевые цепи, угрожая здоровью человека и животных.
Специалисты ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» выделили из опилок сибирской ели (Picea obovata)
природный биополимер — галактоглюкоманнан, который преимущественно содержится в древесине хвойных пород. В
своей обычной форме он слабо связывает ионы тяжелых металлов, но исследователи сумели улучшить его свойства
с помощью химической обработки.
Опилки ели
Авторы исследования применили TEMPO-катализируемое окисление — процесс, при котором нейтральные первичные
гидроксильные группы, которые плохо взаимодействуют с металлами, превращаются в активные карбоксильные
группы, легко притягивающие ионы тяжёлых металлов за счёт своего отрицательного заряда.
Сульфат меди голубой
В результате модифицированный сорбент значительно лучше справлялся с очисткой загрязнённой среды, даже
если в ней присутствовали несколько токсичных металлов, по сравнению с исходным соединением.
Модифицированный полимер поглощал свинец, кадмий, медь и железо, а его суммарная способность удерживать
определённое количество вещества, оказалась выше, чем у некоторых других сорбционных полимерных
материалов.
Биополимер из еловых опилок
для очистки воды от токсичных ионов свинца, меди, кадмия
«Новая форма галактоглюкоманнана может стать основой для создания экологически чистых фильтров и
сорбентов, способных эффективно бороться с загрязнением окружающей среды тяжелыми металлами. В
результате окисления нейтральная основа исходного полисахарида переходит в отрицательно заряженное
состояние, что влияет на способность связывать ионы металлов. Это может быть использовано при разработке
новых адсорбционных материалов, таких как гидрогели и композитные плёнки, и найти свое применение в
электродиализе и процессах обратного осмоса для удаления тяжёлых металлов из воды. Кроме того,
синтезированный окисленный материал проявил более высокую антиоксидантную активность, что открывает
перспективы его применения не только в экологии, но и в медицине, а также пищевой
промышленности», — рассказывает старший научный сотрудник Института химии и химической
технологии СО РАН кандидат химических наук Юрий Маляр.
Юрий Маляр, кандидат
химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН
Исследование поддержано Российским научным фондом (проект № 22-73-10212). Материал подготовлен при
поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.
Источник: ФИЦ
КНЦ СО РАН.