Перейти к основному содержанию
Реклама
Прямой эфир
Мир
Лукашенко направился в Россию с рабочим визитом
Общество
В Москве создан Общественный штаб по наблюдению за выборами
Армия
ВС России уничтожили склад ВСУ и пункт базирования безэкипажных катеров
Мир
Нетаньяху подарил спикеру палаты представителей статуэтку из палестинской шрапнели
Мир
FT сообщила об отсутствии поддержки от ЕС Словакии и Венгрии по транзиту нефти
Мир
Камала Харрис объявила об участии в выборах президента США
Мир
В Польше заявили об ожидании массового наплыва беженцев с Украины осенью и зимой
Авто
Доля водителей с максимальной скидкой по ОСАГО достигла 41%
Интернет и технологии
Google обновила систему распознавания угроз в Chrome
Авто
Российский рынок станет дебютным для кроссовера Jetour X50
Недвижимость
Инвесторы стали чаще интересоваться недвижимостью в Дагестане
Общество
Суд рассмотрит жалобу телеведущей Лазаревой по делу о пропаганде терроризма 1 августа
Мир
Дания и Нидерланды намерены передать Украине 14 танков Leopard 2
Происшествия
В Москве мужчина напал на прохожую и похитил ее ребенка
Спорт
L’Équipe сообщила о жалобе спортсменов на нехватку еды в олимпийской деревне в Париже
Мир
В Манильском заливе у Филиппин затонул танкер с 1,4 млн литров мазута на борту
Мир
Китай обвинил США и НАТО в разжигании украинского конфликта
Экономика
Минпромторг предложил расширить разрешительный режим на восемь категорий товаров
Главный слайд
Начало статьи
Озвучить текст
Выделить главное
вкл
выкл

Ученые предложили способ, позволяющий превратить синтетический аналог природного минерала гидроксиапатита в катализатор для очистки нефти, почвы и воды от загрязняющих веществ. Для этого авторы проекта в горячем растворе и при высоком давлении ввели в структуру минерала остатки молибденовой кислоты. Получившийся материал стал способен вступать в химические реакции, но при этом сохранил большое количество пор, благодаря которым может удерживать загрязнители.

Основа для зеленой химии

Исследователи из Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН с коллегами предложили новый способ очистки воды, нефти и почвы при высоких температурах. Для этого они разработали технологию создания пористых нанопорошков, которые выступают в роли катализатора, то есть ускорителя химических реакций. В их основе — природный минерал гидроксиопатит (соединение кальция, фосфора, кислорода и водорода), способный образовывать пористую структуру, благодаря которой его удобно использовать в качестве поглотителя загрязняющих веществ и в составе экологически чистых катализаторов для очистки нефти. Однако сам по себе гидроксиапатит практически не способен участвовать в химических превращениях, поэтому ученые попытались модифицировать его и сделать активным.

Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН
Фото: Commons.wikipedia.com

Исследования показали, что гидроксиапатит становится эффективным катализатором, если добавить в него молибдат-ионы — остатки молибденовой кислоты (токсичный бесцветный реагент в виде кристаллов), которые активно обмениваются электронами с другими веществами. Авторы научной работы получили синтетический аналог гидроксиапатита из солей-«предшественников», выдерживали его при температурах от 140 °С до 180 °С в течение одного-трех часов и добавляли к нему разное количество солей молибдена, чтобы изучить, как концентрация ионов влияет на свойства.

— Предложенный подход поможет упростить получение материалов, перспективных для очистки нефти и используемых в качестве катализаторов для иных процессов, например расщепления загрязнителей почвы и воды. В дальнейшем мы планируем исследовать каталитическую активность таких материалов для разных процессов «зеленой химии», например, для окисления бензилового спирта и глицерина при мягких условиях, — рассказала «Известиям» руководитель проекта кандидат технических наук, старший научный сотрудник ИМЕТ РАН Маргарита Гольдберг.

Исследовательский коллектив института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН

Исследовательский коллектив института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН

Фото: Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН

Оптимальными оказались условия, когда гидроксиапатит обрабатывали при 140 °С с добавлением к нему 1,5% солей по отношению к общему количеству вещества. В этом случае структура материала получалась однородной и с максимальным количеством пор величиной в сотни тысяч раз меньше миллиметра.

Предсказуемая текстура

Кроме того, авторы на основе полученных результатов обучили искусственную нейронную сеть прогнозировать текстуру еще не созданных на практике материалов на основе гидроксиапатита. Такой алгоритм можно будет использовать на производствах, чтобы подбирать условия синтеза для получения материала нужной пористости.

В последнее десятилетие значительное внимание ученых привлечено к мезопористым материалам на основе гидроксиапатита, рассказала «Известиям» доцент института экологии РУДН имени Патриса Лумумбы Татьяна Ледащева. Такие материалы могут быть эффективны в экологических технологиях, в первую очередь для адсорбции загрязняющих веществ, а также в биомедицине.

Образцы порошков гидроксиапатита с различаем содержанием молибдат-анионов, полученных при различных режимах синтеза

Образцы порошков гидроксиапатита с различаем содержанием молибдат-анионов, полученных при различных режимах синтеза

Фото: Институт металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН

— Интересно, что ионы молибдена могут усиливать каталитические сорбционные свойства материалов. Поэтому исследование российских ученых может иметь практическое значение — для применения для очистки и реабилитации территорий. Надо отметить, что исследование любопытное, но не уникальное, его применение зависит от возможности внедрения технологии в промышленных масштабах, — сказала специалист.

Справка «Известий»

Адсорбция — процесс поглощения веществ из раствора поверхностным слоем жидкости или твердого тела адсорбентом (активированным углем и др.). Этот способ используется в химической технике для разделения и очистки веществ.

Гидроксиопатит — минерал, который широко представлен на Кольском полуострове, рассказал координатор программы экологизации промышленности Центра охраны дикой природы Игорь Шкрадюк. Также он в большом количестве присутствует в человеческих костях и зубах.

Оборудование для проведения синтеза гидротермальным методом (ГМ) гидроксиапатита

Оборудование для проведения синтеза гидротермальным методом (ГМ) гидроксиапатита:
1 — реактор высокого давления объемом 500 мл;
2 — нагревающий элемент с термостатирующей жидкостью, конструкции «стакан в стакане»;
3 — магнитная мешалка ZNCL-TS-1000;
4 — термостат жидкостный циркуляционный на 5 л CYY-5

Фото: Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

— То есть если у человека раздроблена кость и ее надо заменить, то берется синтетический гидрокиопатит, ставится на место недостающего кусочка, и кость прорастает. Особенность этого минерала в том, что он пористый и эти поры маленькие. В них могут задерживаться разные вещества, имеющие размер крупинок или капель, то есть они оседают внутри, что и называется адсорбцией. И так можно накопить довольно много. А молибден — катализатор. Разработка совершенно понятная. Но это лишь один из способов борьбы с нефтяными загрязнениями, — подчеркнул специалист.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Ceramics International.

В исследовании принимали участие сотрудники Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского, Казанского федерального университета, Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Уральского федерального университета и Белгородского государственного национального исследовательского университета.

Прямой эфир