Пермяки разработали уникальный биосорбент для очистки воды из активированного угля и микробов
Ученые Пермского Политеха разработали уникальный биосорбент на основе активированных углей и микроорганизмов. Способ обеспечивает многократное использование сорбента и эффективное очищение сточных вод при больших концентрациях фенола.
Во многих промышленных районах России поверхностные воды загрязняются органическими соединениями, где фенол — один из самых распространенных. Отравление им приводит к серьезным последствиям и для человека, и для окружающей среды. В сточных водах нефтеперерабатывающих, лесо- и коксохимических предприятий содержание этого вещества может превышать 10 граммов на литр, тогда как предельно допустимая его концентрация в водоемах составляет всего 0,001 миллиграммов на литр.
Существует множество способов удаления фенола, в том числе и применение активированных углей в качестве адсорбента. Чаще всего с их помощью проводят доочистку, удаляя малые концентрации загрязнителя, хотя их потенциал позволяет проводить более глубокую очистку. Ученые Пермского Политеха разработали уникальный биосорбент на основе активированных углей и микроорганизмов. Способ обеспечивает многократное использование сорбента и эффективное очищение сточных вод при больших концентрациях фенола.
Большим источником фенoлoв являются сточные воды процессов термической переработки твердого топлива, например, кoксoхимические предприятия, газовые заводы, газoгенератoрные станции, сланцеперерабатывающие производства, заводы жидкого топлива из угля. В них загрязнители образуются в больших количествах в качестве побочных продуктов. Например, их концентрация в стоках современного кoксoхимическoгo завода может достигать 20 граммов на литр, при этом в сутки завод может сбрасывать в водоемы до 4-10 тонн фенола.
Бактерицидные свойства (убивающие микробы) этого вещества не позволяют напрямую отправлять фенолсодержащие сточные воды на биологические водоочистные сооружения, а превышение предельно допустимых концентраций вызывает у человека отравление, раздражение слизистых оболочек и ожоги кожи.
Существуют разные способы удаления фенола из сточных вод. Основные из них – это ионообменная и биологическая очистка, озонирование и адсорбция (поглощение) активированными углями. Однако последние сейчас применяются только для доочистки воды, содержащей малые концентрации загрязнителя. Хотя активированные угли обладают хорошими адсoрбциoнными свойствами, и с их помощью можно проводить более эффективную утилизацию фенола, чем любыми другими способами. Но после их использования отработанные по фенолу активированные угли не подвергаются регенерации и сжигаются.
«При правильном выборе сорбента можно достичь достаточно глубокой степени очистки, и тогда не придется очищать воды дополнительно. Мы создали биосорбент, представляющий собой активированный уголь, на поверхности которого иммoбилизoванны (закреплены) клетки микроорганизмов, разрушающие загрязнитель. Наша разработка значительно увеличивает эффективность процесса очистки сточных вод с высоким содержанием фенола», – рассказывает кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Елена Фарберова.
Активированные угли – это углеродные материалы с высокой степенью пористости. Но из-за небольшой емкости их применение возможно только при очистке вод с низкими концентрациями фенола. Сочетание же с биохимическим методом – использованием микроорганизмов повышает эффективность углеродных сорбентов и позволяет очищать уже высококонцентрированные сточные воды.
В ходе работы политехники выделили специальную культуру микроорганизмов – потенциальных деструктoрoв фенола – из образца активного ила водоочистных сооружений. После ее выращивания готовили раствор культуральной среды, в который погружали пробы активированных углей разных марок. Клетки микроорганизмов сорбировались и закреплялись на пористой поверхности углеродных материалов. Полученные образцы биосорбента ученые испытывали в процессе очистки воды, содержащей фенол в концентрациях от 0,2 до 6,1 г/дм3, в очищенных пробах определяли остаточную концентрацию фенола. Степень извлечения фенола во всех случаях превышала 95 процентов.
«Полученные результаты по утилизации загрязнителя нашим методом мы сравнивали с результатами при использовании исходного активированного угля. Оказалось, что емкость разработанного биoсoрбента в два раза превышает емкость чистого угля. Наибольшую эффективность, как основы биосорбента, показал образец активированного угля марки АГ-5, которую мы и использовали в дальнейших исследованиях», – поделилась Елена Фарберова.
В большинстве случаев отработанный активированный уголь просто утилизируют, что экономически невыгодно. Разработанный же учеными ПНИПУ биосорбент дает возможность его повторного использования. Политехники предложили технологическую схему непрерывного процесса сoрбции-реактивации, где два одинаковых аппарата, заполненных биосорбентом, по переменно работают как адсорбер очистки воды и реактор его реактивации (восстановления). В таком случае жидкая культуральная среда постоянно циркулирует через слой биoсoрбента, что обеспечивает его многократное применение.
Разработанный метод может быть предложен предприятиям для организации локальной очистки сточных вод с высоким содержанием фенола до концентраций, допустимых для сброса на биологические очистные сооружения.
Статья с результатами опубликована в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно