02.12.2020
ЮФУ

Найден новый способ снижения токсичности хрома в сточных водах

4.2

Специалисты ЮФУ совместно с коллегами из Токийского университета науки обнаружили новый фотокатализатор, которой может помочь в эффективном снижении вредного воздействия на живые организмы соединений хрома в загрязненных почвах и сточных водах.

Найден новый способ снижения токсичности хрома в сточных водах / ©Getty images

Несмотря на широкое использование хрома, этот элемент имеет плохую репутацию – долгосрочное воздействие его соединений приводит к высокому риску развития злокачественных новообразований и других вредных для здоровья человека процессов. К тому же, хром присутствует в промышленных отходах и потому является одним из основных источником загрязнения воды.

По словам исследователей, токсичность соединений хрома напрямую зависит от степени окисления металла. Из двух наиболее стабильных состояний, которые проявляет этот эелемент, – шестивалентный хром (Cr(VI)) и трехвалентный хром (Cr(III)), – первое является более токсичным и растворимым. Таким образом, загрязнение хромом может быть смягчено простым преобразованием хрома шестивалентного в менее растворимую форму Cr(III) с помощью реакции восстановления, которую можно легко извлечь в виде осадка. Однако большинство методов, которые позволяют это сделать, либо дорогостоящие и опасные, либо имеют высокие энергетические требования.

Так, ученые сосредоточились на поиске соединений (фотокатализаторов), которые при световом воздействии способны переводить соединения Cr(VI) в Cr(III), снижая при этом вредное воздействие на окружающую среду. Используя воду в качестве растворителя (в то время, как раньше отдавалось предпочтение органическим растворителям) специалисты Южного федерального университета совместно с иностранными коллегами нашли соединение, которое проявляет фотокаталитическую активность в реакции восстановления соединений Cr(VI) до Cr(III) и, следовательно, может использоваться при очистке сточных вод.

Форма граничных молекулярных орбиталей перспективных фотокатализаторов восстановления Cr(VI) / ©Пресс-служба ЮФУ

Команда исследователей, возглавляемая профессором Такаширо Акицу из Токийского университета науки (г. Токио, Япония), успешно провела исследование, опубликованное в New Journal of Chemistry. В состав команды также вошли Ёшито Миягава, Томоюки Харагучи (Токийский университет науки, Япония), Аршак Цатурян (Туринский университет, Италия, и Южный федеральный университет, Россия) и Игорь Щербаков (Южный федеральный университет, Россия). 

В своем исследовании команда синтезировала комплексы меди (Cu(II)) из целого ряда органических соединений. В ходе дальнейших анализов они подтвердили, что эти комплексы вместе с фотокатализатором, оксидом титана (TiO2), участвуют в фотохимической реакции, приводящей к восстановлению шестивалентного хрома Cr(VI) как в метаноле, так и в воде.

«Мы изучили зависимость фотокаталитической активности комплексов меди Cu(II) от длины волны облучения, кислотности среды в различных средах (метанол и вода). Экспериментальная работа была дополнена квантово-химическим моделированием пространственного строения и физических свойств фотокатализаторов. Полученные результаты доказали высокую эффективность координационных соединений меди(II) с основаниями Шиффа в снижении содержаний растворимых форм соединений хрома.

Строение комплексов меди, проявивших фотокаталитическую активность / ©Пресс-служба ЮФУ

Эта активность проявляется при облучении в диапазоне 460-495 нм длин волн, что соответствует диапазону видимого спектра. В дополнении было показано, что фотокаталитическая активность диоксида титана при облучении ультрафиолетовым светом повышается при совместном использовании с комплексами меди.

Дальнейшие электрохимические эксперименты показали, что фотокатализаторы являются многоразовыми, а это указывает на их потенциальную применимость в улучшении экологической обстановки», – рассказал кандидат химических наук, старший научный сотрудник Лаборатории фотохимии Отдела строения реакционной способности органических соединений НИИ ФОХ ЮФУ Аршак Цатурян. Работа ученых открывает перспективы для разработки новой экономически эффективной и действенной процедуры очистки сточных вод. 

«Это продолжение плодотворного сотрудничества в области разработки фотокатализаторов между учеными из Южного федерального университета и Токийского университета науки. Благодаря проведенным исследованиям, отраженным в публикациях Russian Chemical Bulletin, Journal of Molecular Structures, Inorganica Chimica Acta, появилась возможность создать технологию, которая поможет обратить вспять негативное воздействие промышленных отходов на водные объекты», – заключил доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой физической и коллоидной химии имени профессора В. А. Когана Игорь Щербаков. 

Автор – Дарья Терёхина

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.
19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

19 октября
Мария Осетрова

Ученые из MIT выяснили, что наш мозг не оптимизирован для того, чтобы искать самый короткий маршрут. Вместо этого он выбирает путь, который точнее всего указывает на конечное направление.

Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: