Органические гидрогели нетоксичные, недорогие в производстве и обладают хорошими адсорбционными свойствами. Результаты исследований показали, что при обеззараживании воды от тяжелых металлов гидрогель абсорбирует до 70% вредных веществ.
Методы, основанные на адсорбции — концентрировании веществ на поверхности или в объеме микропор твердого тела — считаются наиболее перспективными для очистки воды от загрязнителей. При этом гидрогели являются одними из самых эффективных адсорбентов. Они представляют собой гидрофильные, нерастворимые сшитые полимеры, обладающие высокой способностью к набуханию, благодаря чему могут поглощать большой объем водного раствора внутри своей трехмерной структуры.
В качестве исходного сырья ученые ТПУ использовали бананы, яблоки и апельсины, из которых с помощью метода ультразвуковой экстракции извлекли полисахариды. Полученный экстракт в виде сухого порошка смешали с кросслинкером и получили гидрогель. Он обладает значительной пористостью, высокой способностью к поглощению воды, большой площадью поверхности, а также содержит большое количество активных функциональных групп, таких как амино- и гидроксильные группы, которые увеличивают его адсорбционную способность по отношению ко многим загрязнителям.
«Следующим этапом исследований стали испытания. Для них мы взяли воду с содержанием тяжелых металлов – свинца, кадмия, хрома, мышьяка, ртути и кобальта – разной концентрации (от 50 до 300 миллиграмм). Проверяли способность гидрогеля абсорбировать металлы как по одному, так и в составе раствора. Результаты показали, что вне зависимости от количества вредных веществ и состава воды гидрогель способен очистить жидкость от 70 % металлов. Это позволяет в перспективе использовать их, например, в фильтрах и установках для очистки воды», — рассказывает доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских процессов Антонио Ди Мартино.
Испытания гидрогеля проходили двумя методами. В первом гидрогель просто помещали в загрязненную воду. Для очистки литра воды потребовалось около двух грамм гидрогеля, время, затраченное на адсорбцию, составило один час. Во втором методе гидрогель помещали в колонку, через которую пропускали загрязненную воду. Таким способом можно очистить до 20 миллилитров воды за минуту. Оба метода показали высокую эффективность – при обеззараживании воды от тяжелых металлов гидрогель абсорбировал до 70 % вредных веществ. Использовать одну порцию гидрогеля можно до пяти раз.
«На следующем этапе исследования мы будем изучать способность гидрогелей удалять различные тяжелые металлы из загрязненных вод Томской области и района острова Ява в Индонезии. Для этого будет создана сорбционная колонна на основе гидрогелей, которую мы будем помещать в загрязненную воду. Способность восстанавливать и десорбировать гидрогелем мы будем сравнивать с другими твердыми адсорбентами, которые широко используются на рынке», — отмечает Антонио Ди Мартино.
Проект реализуется при поддержке гранта Минобрнауки РФ на проведения совместных научных исследований российскими вузами и университетами стран Юго-Восточной Азии. Последние результаты работы международного коллектива опубликованы в журнале Clean Technologies.
Источник: пресс-служба Томского политехнического университета
