Введение
Проблема загрязнения сточных вод тяжелыми металлами представляет собой серьезную экономическую, экологическую и медицинскую проблему для всех стран мира, независимо от уровня их экономического развития. За последние несколько десятилетий сброс промышленных сточных вод в системы канализации и водоочистные сооружения привел к значительному росту содержания тяжелых металлов в сточных водах. Поэтому крайне важно разработать эффективные способы удаления избыточных ионов тяжелых металлов из сточной воды для защиты здоровья людей и природы.
Традиционные и альтернативные способы очистки сточных вод
Традиционно для очистки сточных вод от тяжелых металлов применяются методы химического осаждения, флотации, адсорбции, ионного обмена и электрохимического осаждения. Несмотря на доказанную эффективность каждого из этих методов, они имеют ряд ограничений, среди которых значительная стоимость оборудования и расходных материалов, что существенно сказывается на экономике промышленных предприятий.
Например, метод химического осаждения, хотя и прост в реализации, требует значительных вложений в покупку реагентов, а также сталкивается с проблемой утилизации образовавшихся осадков. Аналогично, ионный обмен, несмотря на свою высокую эффективность, ограничен дороговизной ионообменных смол и необходимостью проведения тщательной предварительной подготовки воды. Электрохимическое осаждение, обеспечивающее ускоренное осаждение тяжелых металлов, связано с высоким потреблением электроэнергии и образованием побочных продуктов, требующих дополнительных этапов обработки.
В поисках более экономичных и экологичных решений исследователи все чаще обращают внимание на биологические способы очистки сточных вод - с использованием природных адсорбентов или фитоэкстракции. Природные адсорбенты, например, древесные опилки, кокосовая скорлупа, водоросли и сельскохозяйственные отходы, привлекают внимание своей доступной стоимостью и высокой адсорбционной способностью по отношению к тяжелым металлам. Фитоэкстракция, в свою очередь, предполагает использование растений для извлечения тяжелых металлов из загрязненных вод.
Фитоэкстракция сточных вод с помощью мискантуса гигантского
Одним из наиболее перспективных подходов к удалению тяжелых металлов из сточных вод является фитоэкстракция с использованием мискантуса гигантского (Miscanthus × giganteus). Мискантус гигантский — это многолетняя трава, которая отличается высокой способностью к адаптации и устойчивостью к неблагоприятным условиям окружающей среды. Это растение способно поглощать тяжелые металлы из почвы и воды, что делает его эффективным инструментом для очистки сточных вод.
В ходе экспериментов было установлено, что мискантус гигантский способен накапливать значительные количества тяжелых металлов, таких как цинк (Zn), никель (Ni) в своих надземных и подземных частях. После трехлетнего периода выращивания содержание Zn и Ni в корневищах мискантуса оказалось выше, чем в надземных частях, что указывает на преимущественное накопление тяжелых металлов в подземных органах растения. Это свойство мискантуса позволяет использовать его для очистки сточных вод, содержащих высокие концентрации тяжелых металлов.
Кроме того, мискантус гигантский обладает высокой урожайностью, что делает его привлекательным материалом для крупномасштабного использования в процессах очистки сточных вод. При внесении органических отходов, таких как осадки сточных вод и субстрат, оставшийся после выращивания белых грибов, урожайность мискантуса значительно увеличивается. Это означает, что для мискантуса условия, которые могли бы быть токсичными для других растений, оказываются благоприятными и стимулируют его рост.
Природный абсорбент
Помимо фитоэкстракции, в очищении сточных городских вод мискантус гигантский также может быть использован в сухом измельченном виде в качестве природного абсорбента.
Проведенные исследования доказывают эффективность использования абсорбента из мискантуса гигантского для устранения таких тяжелых металлов, таких как свинец, медь и цинк, демонстрирующий высокие процентные способности удаления 66%, 83% и 88% соответственно в течение 30 дней. Интересно, что большая часть % удаления была достигнута в течение первого часа испытания, что делает данный материал потенциально идеальным для непрерывной очистки сточных вод или других загрязненных потоков отходов.
Заключение
Таким образом, использование мискантуса гигантского для очистки сточных вод от тяжелых металлов представляет собой экологически безопасный и экономически эффективный подход. Благодаря тому, что данное растение накапливает вредные примеси преимущественно в подземной части, его листья и стебли в дальнейшем могут быть использованы в качестве природного абсорбента сточных отходов, обеспечивая замкнутый производственный цикл. Это решение не только снижает негативное воздействие на окружающую среду, но и открывает новые перспективы для устойчивого и ресурсосберегающего развития.
______________________________________________________________________________________
В данной статье использованы материалы:
Если вам понравилась статья, не забудьте поставить 👍 и подписаться на наш канал ✅!
Наш сайт: https://misc.farm
Телефон: +7 (495) 177-89-89
Email: info@misc.farm
Мы в соцсетях:
Telegram: https://t.me/miscant
Одноклассники: https://ok.ru/group/70000007152054