Вода, которая была загрязнена ртутью и другими токсичными тяжелыми металлами, является основной причиной ущерба окружающей среде и проблем со здоровьем во всём мире. Теперь исследователи из Дурбанского технологического университета (Durban University of Technology (DUT), ЮАР), представляют совершенно новый способ очистки загрязнённой воды с помощью электрохимического процесса.
«Наши результаты действительно превзошли ожидания, которые мы предполагали, когда начали использовать эту технологию, наш новый метод позволяет снизить содержание ртути в жидкости более чем на 99%. Это может очистить воду до допустимых уровней для безопасного потребления человеком и животными».
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ртуть является одним из самых вредных веществ для здоровья человека. Такой загрязнитель водных ресурсов способен повлиять на нервную систему, развитие мозга и многое другое. Это особенно вредно для детей, а также может передаваться от матери ребёнку во время беременности. Кроме того, ртуть, благодаря в том числе своим свойствам, очень легко распространяется в природе и может попасть в пищевую цепочку. Например, пресноводные рыбы часто содержат много ртутmсодержащие загрязнения.
В последние два года Дорн Линкман и Криcтиан Рунсу, исследователь кафедры химии и химического машиностроения в Дурбане, изучали электрохимический процесс очистки воды от загрязнений ртути. Их метод основан на процессе извлечения ионов тяжёлых металлов из воды, с одновременной их локальной концентрацией.
«Сегодня очистка от содержащихся в воде низких концентрациях, но крайне вредных соединений ртути является серьёзной проблемой. В нашей отрасли нужны более совершенные методы для снижения риска высвобождения ртути и её соединений в природные ресурсы», - говорит Дорн Линкман.
Их новый метод в применении к лабораторным условиям предусматривает использование металлической пластины в качестве электрода, которая является акцептором ионов тяжёлых металлов. Электрод изготовлен из благородного металла - платины, и посредством электрохимического процесса он «вытягивает» токсичную ртуть из воды. Таким образом, вода очищается от загрязнений ртути. Сплав, образованный таким образом двумя металлами, очень стабилен, поэтому нет риска повторного попадания ртути в воду.
«Сплав такого типа был сделан ранее, но с совершенно другой целью. Это первый раз, когда техника с электрохимическим легированием использовалась для дезактивации», - говорит Криcтиан Рунсу.
Одно из преимуществ нового метода очистки заключается в том, что электрод обладает очень высокой ёмкостью по акцептированию ионов ртути. Каждый атом платины может связываться с четырьмя атомами ртути. Кроме того, атомы ртути не только связываются на поверхности, но и проникают глубже в материал электрода, создавая толстые слои внутри него. Это означает, что электрод можно использовать в течение длительного времени. После использования его можно регенерировать контролируемым способом. В результате электрод может быть переработан, а ртуть утилизирована безопасным методом. Ещё одним положительным моментом этого процесса является то, что он очень энергоэффективен.
«Еще одна замечательная вещь в нашей технике — она очень избирательная. Даже если в воде может быть много других разных растворённых веществ, то нашим методом удаляется только ртуть. Следовательно, электрод не теряет свою способность, излишне удаляя другие вещества из воды», - говорит Дорн Линкман.
В настоящее время завершается организация патентования нового метода, и для коммерциализации открытия была создана новая компания Aqium (tm). Это нововведение уже было удостоено ряда наград и наград, как в ЮАР, так и за рубежом. Исследование компании также получило значимый отклик со стороны представителей коммунального хозяйства и промышленности.
«У нас уже было продуктивное взаимодействие с рядом заинтересованных сторон, которые стремятся протестировать наш новый метод. Прямо сейчас мы работаем над прототипом, который можно протестировать вне лаборатории в реальных условиях на практике».
Более того, помимо очистки воды перед конечным потребителем, такая технология может быть использована для уменьшения количества отходов и повышения чистоты стоков и технической воды в химической и горнодобывающей промышленности, а также в производстве металлов.
Такое устройство может способствовать улучшению экологической обстановки в местах с загрязненными землями и источниками воды. Его даже можно использовать для очистки питьевой воды в сильно пострадавших областях, поскольку благодаря низкому потреблению энергии он может полностью питаться от солнечных батарей. Следовательно, его даже можно превратить в мобильную и автоматизированную технологию очистки воды, что несомненно открывает новые горизонты применения этого метода и развития инфраструктуры в целом.
