Проницаемый реактивный барьер удалил из карьерных вод более 97% опасных веществ
Горнодобывающая промышленность ежегодно генерирует миллионы кубометров загрязнений, содержащих токсичные ионы марганца и никеля, которые наносят невосполнимый ущерб окружающей среде. Существующие методы решения проблемы, например, использование микроорганизмов или природных сорбентов, часто слишком дорогие или неэффективные для широкого применения. Ученые Пермского Политеха разработали способ очистки загрязненной воды на промышленных объектах с помощью проницаемого реактивного барьера, удаляющего более 97% опасных веществ.
Добыча полезных ископаемых — это не только экономическое развитие промышленности, но и тяжелые экологические последствия. Предприятия горнорудной отрасли по всему миру — мощные источники загрязнения гидросферы. Ионы тяжелых металлов, высвобождаемые в процессе добычи, поступают в грунтовые и поверхностные воды, даже после прекращения промышленных сбросов они продолжают годами загрязнять реки и озера.
Этот процесс запускает цепную реакцию негативных последствий. Сначала токсичные вещества уничтожают планктон и микроорганизмы, находящиеся в близлежащих реках и озерах. Затем рыбы, которые ими питаются, накапливают опасные металлы в своих тканях, что отравляет всю пищевую цепочку и приводит к сокращению биоразнообразия. И на этом угрозы не заканчиваются, поскольку дальше опасные металлы попадают и в организм человека, создавая реальные риски для здоровья.
Конкретная проблема для предприятий — ионы марганца и никеля. Эти металлы естественным образом присутствуют в железных рудах и переходят в воду в процессе добычи. Накопление марганца в организме может вызывать различные неврологические нарушения, а никель проявляет канцерогенные свойства — нарушает работу ферментов и может провоцировать дерматиты и другие заболевания. Необходимость удаления этих веществ из водоемов становится важнейшей задачей обеспечения экологической безопасности.
Для очистки загрязнений существуют различные способы, но каждый из них имеет свои недостатки. Например, биологические методы с использованием специальных микроорганизмов достаточно эффективны, но требуют поддержания строго определенных условий: температуры, состава воды и других параметров, что делает процесс дорогим и долгим. Другой распространенный подход — применение природных сорбентов, таких как цеолиты. Эти минералы способны поглощать вредные вещества, но их эффективность довольно низкая, так как потребуется огромное количество таких материалов, что экономически невыгодно.
Ученые Пермского Политеха создали фильтр из смеси железной стружки и древесного угля, который эффективно очищает воду от тяжелых металлов. При этом система не требует постоянного контроля или дорогостоящих реагентов, так как работает автономно за счет естественных химических реакций. Статья опубликована в научно-техническом журнале «Горный информационно-аналитический бюллетень».
Способ реализуется в виде фильтрующего реактивного барьера, через который пропускается загрязненная жидкость. При контакте с водой железо постепенно окисляется, и образуется осадок, на котором осаждаются загрязняющие вещества. Уголь усиливает процессы коррозии железа, что помогает очистке проходить более эффективно. В результате карьерная вода эффективно очищается от тяжелых металлов.
Ученые начали исследование с лабораторных тестов, где смоделировали реальные условия. Они подготовили специальные колонны, заполненные смесью железной стружки и древесного угля, через которые пропускали загрязненную воду. Такой подход позволил точно изучить процесс очистки на каждом этапе. Вода поступала в колонны самотеком, имитируя естественное течение, а эксперты контролировали ее состав до и после испытаний.
— Особенность этого метода в том, что фильтр со временем не засоряется, а наоборот, улучшает свои свойства. На поверхности стружки образуется рыхлый слой из соединений железа. Он становится дополнительным фильтром, увеличивая общую эффективность очистки, поэтому система может постоянно обновляться и поддерживать свою работоспособность без вмешательства человека, — рассказывает Елена Бессонова, старший преподаватель кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ.
Другое важное преимущество способа — его доступность. Для создания фильтров используются недорогие и распространенные материалы: отходы металлообработки и обычный древесный уголь, что делает метод экономически выгодным для крупных горнодобывающих предприятий. Он не требует сложного обслуживания и работает по принципу самоподдержания, что значительно снижает эксплуатационные расходы.
— Это открывает два практических пути использования фильтра. Во-первых, его можно применять как готовый и эффективный сорбент для очистки других, более сильно загрязненных мест на промышленных предприятиях. Во-вторых, в этом осадке уже содержатся извлеченные из воды никель и марганец, которые в перспективе можно извлекать и отправлять на переработку, превращая их в полезное сырье. Таким образом, технология работает по принципу безотходного производства, — объясняет Елена Бессонова.
Систему испытали в лабораторных условиях на реальной карьерной воде, в которой исходная концентрация марганца составляла 0,51 миллиграмма на литр, а никеля — 0,18 миллиграмма на литр. В результате, после пропускания через фильтр более 270 литров воды, эффективность очистки достигла более 97%.
Такая технология обеспечивает гарантированное достижение безопасного уровня, так как конечная концентрация обоих металлов составила стабильно менее 0,01 миллиграмма на литр, что строго соответствует установленным экологическим стандартам. При этом система не создает вторичного загрязнения: содержание железа в очищенной воде остается на уровне 0,03 миллиграмма на литр при допустимых 0,1 миллиграмма на литр.
Предложенный метод очистки открывает новые возможности для горнодобывающей отрасли в решении экологических задач, позволяя удалять более 97% опасных металлов. Простота конструкции и использования делает его доступным как для крупных, так и для небольших компаний.
Telegram 
Дзен 
VK Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Любовь к сладкому может быть связана не только с пищевыми привычками, но и с тем, как человек принимает решения. Исследователи НИУ ВШЭ объяснили, почему любители сладкого ведут себя импульсивно: дело не в стремлении получить все немедленно, а в нежелании мириться с неопределенностью. Результаты могут помочь улучшить терапию зависимостей.
То, в каком порядке дети в одной семье появились на свет, оказалось связано с вероятностью развития самых разных заболеваний — от аллергии и гастрита до аутизма и СДВГ. Ученые составили наиболее полную на сегодня карту подобных связей, проанализировав данные более 10 миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Британские экологи выяснили, что большинство людей не догадываются о вреде солнцезащитных кремов для Мирового океана. Обзор научной литературы и локальный уличный опрос наглядно продемонстрировали разрыв между реальными экологическими угрозами и повседневными привычками покупателей.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
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