Тяжелые металлы — одни из наиболее опасных загрязнителей воды, которые могут попадать в водные источники из промышленных стоков, шахт, сельского хозяйства и других источников. К их числу относится свинец, кадмий, ртуть, никель и так далее. Попадание этих металлов в организм человека может привести к очень печальным последствиям — от анемии и повреждения нервной системы до образования злокачественных опухолей и даже смерти.
Российские ученые научились очищать воду с помощью гидрогеля из отходов
Команда специалистов из Томского политехнического университета и Университета Бравиджая (Индонезия) разработали гидрогель на основе полисахаридов, полученных из фруктов, с помощью которого можно будет очищать воду от тяжелых металлов. Таким образом им удалось разработать безопасный, доступный по цене и эффективный материал, обладающий отличными адсорбционными свойствами.
Unsplash
Испытания гидрогеля показали, что гидрогель ощивает воду от 70 % вредных веществ.
Зная о потенциальных опасностях токсичных металлов в воде, ученые стремятся разработать такой метод очистки, который не потребует больших затрат и при этом будет эффективно справляться с этой задачей. Наиболее перспективными на данный момент считаются методы, основанные на адсорбции — концентрировании веществ на поверхности или в объеме микропор твердого тела.
Что из себя представляет новый гидрогель
Гидрогели — это синтетические вещества, которые не растворяются в воде, но при этом способны поглощать большое количество жидкости. Они состоят из полимеров, соединенных между собой специальными связями, благодаря которым они увеличиваются в размерах при впитывании воды.
В качестве исходного сырья для инновационного гидрогеля ученые ТПУ использовали бананы, яблоки и апельсины: с помощью метода ультразвуковой экстракции из них были извлечены полисахариды. Полученный экстракт в виде сухого порошка смешали с кросслинкером и получили гидрогель.
Этот гидрогель отличается высокой пористостью, способностью активно впитывать воду и большой площадью поверхности. Кроме того, в его составе присутствуют активные функциональные группы, такие как амино- и гидроксильные, которые усиливают его способность поглощать различные загрязняющие вещества.
После получения материала группа исследователей приступила к проведению испытаний. Для этого они подготовили воду с содержанием тяженых металлов разной концентрации — от 50 до 300 миллиграмм. Способность гидрогеля абсорбировать металлы провеляли как по одному, так и в составе раствора.
Испытания гидрогеля включали в себя два этапа: в первом гидрогель помещали просто в загрязненную воду, а во втором — в колонку, через которую пропускали загрязненную воду.
Так, для очистки литра воды первым способом потребовалось около двух грамм гидрогеля, а на адсорбцию потребовался один час. Во втором случае удалось очистить до 20 миллилитров воды за минуту. В итоге оба метода показали высокую эффективность.
В заключение ученые отметили, что использовать одну порцию гидрогеля для очистки воды можно до пяти раз.