Перейти к основному содержанию
Реклама
Прямой эфир
Мир
Пентагон представил новый бомбардировщик B-21 Raider
Мир
Источник сообщил о прибытии польского спецназа в Днепропетровскую область
Экономика
Дипломаты предупредили об усилении неопределенности на рынке сырья из-за введения потолка цен
Общество
СК начал проверку из-за гибели работника на руднике в Забайкалье
Политика
Сенатор Пушков усомнился в лидерстве ФРГ в Европе
Мир
Премьер-министр Финляндии Марин признала военную зависимость Европы от США
Мир
Госдеп США заявил о давней верности Эдварда Сноудена России
Мир
Маск анонсировал публикацию документов о замалчивании Twitter скандала с Хантером Байденом
Мир
Байден назвал Францию «Фрэнком» на ужине с Макроном
Спорт
Швейцария обыграла Сербию и вышла в плей-офф чемпионата мира в Катаре
Экономика
Договоренность G7 о предельной цене на российскую нефть вступит в силу 5 декабря
Спорт
Знарок покинул пост главного тренера ХК «Ак Барс»
Главный слайд
Начало статьи
Озвучить текст
Выделить главное
вкл
выкл

Российские ученые создали инновационный состав из частиц диоксида титана-кремния, который позволит очищать сточные воды, а также ядовитый пар на предприятиях полного цикла. Как утверждают разработчики, новая технология значительно дешевле существующих, а само вещество будет работать даже при экстремально высоких температурах. Разработка поможет предотвратить такие нештатные ситуации, как авария на ТЭЦ в Норильске, когда произошла утечка из резервуара с дизельным топливом, считают эксперты.

Чудо-камень анатаз

Промышленные предприятия загрязняют водные экосистемы сточными водами. В них содержатся стойкие органические соединения — ядовитые вещества, которые негативно влияют на здоровье людей и окружающую среду. Такие соединения нужно удалять из вод.

Сейчас популярны два способа очистки стоков от органических соединений: адсорбция (поглощение ядов из раствора или газовой смеси поверхностным слоем жидкости или твердым телом — адсорбентом) и реагентное окисление. Их считают дорогими. Дешевле безреагентная фотокаталитическая очистка воды, при которой яды разрушаются из-за химических реакций, происходящих под действием света в присутствии фотокатализаторов.

Александр Горшков

Аспирант кафедры экологии и химической технологии ИЕТН ЮУрГУ Александр Горшков

Фото: ЮУрГУ

Ученые из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) смогли получить фотокатализатор с термостабильным микропористым покрытием на основе минерала анатаза (оксида титана-кремния). Это полупрозрачный камень разнообразной цветовой гаммы, который встречается на Приполярном Урале в месторождениях горного хрусталя, распространен на Среднем и Южном Урале, на севере Хабаровского края.

— Инновационность нашего способа в том, что он позволяет с помощью относительно недорогих и малотоксичных реактивов и в результате относительно несложной процедуры получать механически прочные термостабильные микропористые покрытия на основе анатаза, — объяснил автор патента, аспирант кафедры экологии и химической технологии ИЕТН ЮУрГУ Александр Горшков. — Они проявляют довольно высокую фотокаталитическую активность по отношению к стойким органическим загрязнителям (таким как фенольные соединения) даже при низком воздействии облучения.

На высоких температурах

Новый фотокатализатор превосходит по своим свойствам те, которые применяют для очистки сточных вод сейчас, утверждают разработчики. У существующих аналогов состава низкая термическая стабильность, ограничивающая их применение во многих технологических процессах. При нагревании свыше 400 °C в других веществах на основе диоксида титана зачастую наблюдается агломерация кристаллов (то есть их срастание в единое целое), а чем больше их размер, тем хуже каталитическая активность.

Аэротенки

Аэротенки, где происходит биологическая очистка сточных вод

Фото: ТАСС/Станислав Красильников

Предложенный же Александром Горшковым способ получения термостабильного покрытия не дает снизить активность фотокатализатора при нагревании до 700 °C, потому что нанокристаллы анатаза стабилизированы на силикатной подложке. Помимо термостойкости, это дает более высокую механическую прочность материалу.

Наличие микропор в веществе повышает активность катализатора — это свойство влияет на высокую удельную площадь поверхности. Это делает новые катализаторы многофункциональными: их можно применять для очистки не только воды, но и пара.

От катализатора до водоочистной установки

Как пояснили разработчики, очистка сточных вод будет проходить в два этапа. Сам процесс будет происходить в специальном проточном реакторе. Сначала инновационное покрытие наносится на стеклянные пластины, затем они помещаются в установку (сверху она накрывается прозрачным кварцевом стеклом либо полиэтиленовой пленкой, так как ядовитые вещества будут испаряться) и облучаются либо ультрафиолетовыми лампами, либо солнечным светом.

Оборудование на территории очистных сооружений

Оборудование на территории очистных сооружений

Фото: РИА Новости/Антон Денисов

Затем в русло проточного реактора запускается вода, загрязненная хлором, фенолом, смолами и другими органическими загрязнителями. Под действием излучения фотокатализаторы выделяют активные радикалы, которые и разрушают ядовитую органику.

Новое покрытие уже показало хороший результат во время испытаний на феноле в смоделированных лабораторных условиях, сообщили «Известиям» авторы изобретения. Следующим шагом будет разработка, создание и испытание пилотной водоочистной установки.

Не повторить Норильск

Воду нужно очищать от продуктов нефтепереработки, даже если предприятие работает в обычном режиме, сообщила «Известиям» профессор базовой кафедры фотоники и лазерных технологий Сибирского федерального университета (вуза — участника проекта повышения конкурентоспособности образования «5-100») Евгения Слюсарева. Тем более технологии очистки необходимы в нештатных ситуациях — таких как авария на ТЭЦ в Норильске в мае 2020 года, когда произошла утечка из резервуара с дизельным топливом.

— Как правило, для воды используется первичная очистка (механическая), затем более глубокая (за счет фильтров). В качестве перспективного дополняющего метода используют фотодеструкцию ароматических соединений до химически безопасных для человека и окружающей среды органических продуктов, — отметила специалист. — Разработка состоит в создании материала, сочетающего в себе гидрофильные свойства, механическую прочность и высокую каталитическую активность. Это важный и интересный результат.

Дизельное топливо в воде на месте разлива на ТЭЦ-3 в Норильске, 16 июня 2020 года

Фото: ТАСС/Кирилл Кухмарь

Однако для крупномасштабных систем очистки новый способ, скорее всего, не подойдет, считает профессор кафедры экологического мониторинга и прогнозирования РУДН Александр Луканин.

— Речь скорее о повышении технологичности очистки наночастицами при их иммобилизации на титановых носителях для снижения уноса этих частиц в воду, — пояснил эксперт.

Сами разработчики уверены, что их фотокатализаторы будут незаменимы на предприятиях полного цикла — угольных, нефтехимических и деревообрабатывающих.

Читайте также
Реклама