Все, что вы хотели знать об ИИ, — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
01.09.2021
НИТУ «МИСиС»
1
1 488

Огнеупорная глина повысила эффективность очистки подземных вод

4.3

Российские и белорусские ученые предложили новый метод очистки подземных вод от железа. Исследование показало, что использование огнеупорной глины, модифицированной железом, в качестве фильтра повышает эффективность очистки воды до 78 процентов, превращая подземную воду в питьевую.

Подземный источник / ©Пресс-служба НИТУ “МИСиС”

Работа была опубликована в журнале Journal of Environmental Chemical Engineering. Подземные воды – один из наиболее чистых природных источников питьевой воды. При этом в них часто превышено содержание металлов, железа, марганца и других вредных для здоровья веществ. Так, например, содержание железа может превышать 40 мг на литр, при том, что согласно рекомендациям ВОЗ, максимально допустимое содержание – 0,2 мг на литр. Такая вода требует очистки.

На сегодняшний день наиболее популярный метод промышленной очистки воды и удаления железа — окисление кислородом или другими сильными окислителями – перекисью водорода, перманганатом калия, хлором, озоном, в результате чего образуется нерастворимый осадок, который задерживается фильтрами, а впоследствии попадает в канализацию.

Оборудование для очистки воды / ©Пресс-служба НИТУ “МИСиС”

В качестве наполнителей фильтра, как правило, используется гранулированный кварцевый песок, угли или гранитная крошка. Для повышения качества очистки они дополнительно обрабатываются вымачиванием в солях металлов с последующим высушиванием и высокотемпературной обработкой. Такой подход очень энерго- и времязатратный.

Метод, известный как «горение растворов» (solution combustion synthesis) считается более эффективной альтернативой с точки зрения экологичности процесса, энергозатрат и времени синтеза (до 10 минут против с 6-24 часов при использовании других известных методов). В основе процесса – самоподдерживающаяся экзотермическая реакция (горение) смеси компонентов в водном растворе.

Автор исследования, сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Валентин Романовский / ©Пресс-служба НИТУ “МИСиС”

Химическая реакция интенсивно распространяется в растворе и, по мере того, как она угасает, формируются конечные продукты, то есть происходит единый процесс горения и получения материалов. Этот метод имеет также ряд других преимуществ, включая низкую стоимость и доступность необходимых химикатов, надежность и возможность применения для синтеза различных наноматериалов.

Ученые НИТУ «МИСиС» и Института общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси предложили новый подход к очистке грунтовых вод. В качестве фильтрующего наполнителя исследователи выбрали отход огнеупорного шамота (одной из разновидностей глины), модифицированный оксидом железа с помощью метода горения растворов. Исследователи выяснили, что модификация поверхности шамота позволяет повысить эффективность очистки грунтовых вод от железа до 78 процентов в зависимости от концентрации модификатора.

 Схематическое изображение процедуры модификации фильтрующего наполнителя на основе шамота (огнеупорной глины) / ©Пресс-служба НИТУ “МИСиС”

«Полученные материалы до трех раз эффективнее используемых в настоящее время на станциях водоподготовки. Временные затраты на процесс модификации поверхности фильтрующего наполнителя – до 30 раз ниже, чем у аналогов, расходы реагентов ниже до 10 раз, а энергозатраты – до 100 раз за счет того, что используемые реакции являются экзотермическими и самоподдерживающимися», – говорит автор исследования, сотрудника НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Валентин Романовский.

По его словам, основной целью ученых было сделать процесс очистки воды максимально экологичным. Для этого в качестве источника железа для модификации огнеупорной глины исследователи использовали отходы станций обезжелезивания подземных вод, содержание железа в которых достигает 60 процентов. В случае промышленного внедрения метода на таких станциях возможно создать замкнутый цикл, используя железо, оставшееся от очищенной воды, в качестве модификатора фильтрующего материала для следующей очистки.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» — российский технический университет; первый вуз в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета», лучший вуз России 2019 года по версии Forbes Россия. Сегодня в состав НИТУ «МИСиС» входят 9 институтов и 6 филиалов, 4 из которых работают в России и 2 за рубежом.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 10:00
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

Вчера, 14:24
Василий Парфенов

Что такое накопитель энергии? Чем отличается аккумулятор от батареи? В чем настоящее чудо электричества? Вся эволюция человечества тесно связана с нашим умением добывать энергию в разных формах. Но настоящая революция произошла, когда появились технологии преобразования тепла, давления и работы в электричество. Благодаря этому мы научились транспортировать энергию и запасать ее. Дальнейший рост эффективности энергосистем невозможен без накопителей. Naked Science решил разобраться во всех деталях.

Позавчера, 18:10
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

Позавчера, 10:00
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

Позавчера, 18:10
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

1 ноября
Анна Новиковская

Когда мы представляем взаимодействие неандертальцев с нашими предками, первобытными людьми, то обычно думаем об агрессивных стычках и конкуренции на охоте. Однако теперь ученые выяснили, что два вида людей взаимодействовали на протяжении как минимум 200 тысяч лет — это слишком долгий срок для активных военных действий, но достаточный для постепенного «растворения» одного вида в другом.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Чрезмерный расход подземных вод рано или поздно приведет к их нехватке. Как впрочем и других природных ископаемых. Однако живём пока лишь по-принципу: на наш век хватит.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

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: