Ученые Института металлургии Уральского отделения РАН и Уральского федерального университета синтезировали высокопродуктивный композитный сорбент. Он отличается максимальной сорбционной эффективностью и предназначен для многоразового использования. Применение сорбента не приведет к образованию новых отходов.
Сточные воды / ©Getty imeges
Испытания сорбента на сточных водах одного из предприятий Свердловской области показали: очистить воду можно до качества питьевой, а полученные при этом соединения хрома — вернуть в производственные процессы. Результаты экспериментов доказали, что синтезированный композитный сорбент – крайне эффективен, а разработанная технология очистки воды перспективна для практического применения и существенно превосходит аналоги. Статья с описанием научной работы опубликована в журнале Hydrometallurgy.
За основу созданного сорбента ученые взяли глинистый минерал монтмориллонит, который традиционно используют в сорбционных технологиях. На первом этапе разработки минерал модифицировали наночастицами магнетита.
«Это утяжелило мелкие и легкие частицы монтмориллонита и позволило затем без труда осадить их вместе с адсорбированным хромом, приложив магнитное поле», — объясняет Денис Ординарцев, руководитель исследовательской группы, старший научный сотрудник Института металлургии УрО РАН.
На следующей стадии синтеза нового сорбента в структуру монтмориллонита ввели молекулу основного сорбционного элемента, селективного по отношению к хрому. Это привело к тому, что сорбционная емкость материала увеличилась в пять раз, с 20 процентов у исходного минерала до 98-99 процентов у полученного композита.
Синтезированный сорбент поместили в водный раствор с содержанием хрома. «В ходе их взаимодействия слои сорбента слегка сжимаются, прочно удерживая частицы хрома. При добавлении в раствор щелочи происходит обратный процесс — десорбция: сорбент выпускает хром и после этого направляется на дальнейшее использование», — описывает Денис Ординарцев. Остатки хрома в растворе адсорбировали веществом (золь железа), которое также селективно по отношению к хрому. В итоге получили водный раствор, очищенный от хрома и имеющий качество водопроводной воды.
«Вместе с тем мы получили две группы хромсодержащих веществ — чистые соединения хрома, образовавшиеся в результате адсорбции синтезированным композитным сорбентом, и хромисто-железный концентрат — продукт доочистки раствора золем железа. Чистые соединения хрома необходимы, к примеру, для изготовления нержавеющей и хромированной стали, электроизоляционного и антикоррозионного покрытий, в авиакосмической промышленности и даже при производстве кожаных изделий. Хромисто-железный концентрат используется, в том числе, в легировании железа для получения, например, хромистых чугунов», — отмечает соавтор статьи, заведующая учебной лабораторией кафедры металловедения УрФУ Светлана Эстемирова.
Таким образом ученые создали безотходную технологию переработки хромсодержащих отходов. Отметим, хром легко проникает в воду, почву, растения, являясь токсичным загрязнителем окружающей среды — мутагеном и канцерогеном. Способ переработки накопленных хромсодержащих отходов, предложенный уральскими учеными, — путь к решению злободневной проблемы не только для России, но и для многих других стран. Работа выполнена в соответствии с Программой фундаментальных научных исследований государственных академий наук, утвержденной Правительством РФ.
