Найден новый способ снижения токсичности хрома в сточных водах — Naked Science
9 минут
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.
1 час назад
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Вчера, 15:24
5 минут
Илья Ведмеденко

Военно-морской флот получил многоцелевую атомную подводную лодку К-561 «Казань». Это один из самых совершенных кораблей такого типа в мире.

Позавчера, 17:46
17 минут
Александр Березин

SpaceX после затяжной серии аварий нормально посадила прототип Starship SN15. Огромная стальная ракета поднялась в воздух на десять километров, выполнила там сложные кульбиты, которые не могла сделать ни одна ракета ранее, а затем плавно опустилась вниз. Одни говорят, что это революция, другие — что «СССР так умел полвека назад». Кто прав и что будет дальше? Попробуем разобраться.

2 мая
62 минуты
Николай Цыгикало

Знаменитый ракетный комплекс «Искандер» стал одним из символов российской военной мощи. Он не покидает центра внимания экспертов и средств массовой информации, а его тактико-технические характеристики приводятся в каждом информационном ресурсе военной тематики. Но цифры цифрами, а что за ними? Посмотрим на работу «Искандера» с разных сторон, чтобы разобраться в принципах действия и логике конструктивных решений. Тогда глубина понимания позволит пройти дальше одних лишь цифр ТТХ, и при всей важности они окажутся не на первом месте. Наш материал — самый полный рассказ о работе «Искандера» в открытом доступе.

Позавчера, 17:46
17 минут
Александр Березин

SpaceX после затяжной серии аварий нормально посадила прототип Starship SN15. Огромная стальная ракета поднялась в воздух на десять километров, выполнила там сложные кульбиты, которые не могла сделать ни одна ракета ранее, а затем плавно опустилась вниз. Одни говорят, что это революция, другие — что «СССР так умел полвека назад». Кто прав и что будет дальше? Попробуем разобраться.

4 мая
4 минуты
Ольга Иванова

Ученые из Финляндии определили причины того, почему «собака бывает кусачей» по отношению к человеку и другим животным.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: