Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработали новый метод, позволяющий легко очищать загрязненную воду с помощью материала на основе целлюлозы. Это открытие может иметь значение для стран с плохими технологиями очистки воды и решить широко распространенную проблему выбросов токсичных красителей в текстильной промышленности.
Чистая вода является необходимым условием нашего здоровья и среды обитания. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в настоящее время более двух миллиардов человек живут с ограниченным доступом к чистой воде или вообще без него .
Эта глобальная проблема находится в центре внимания исследовательской группы Технологического университета Чалмерса, которая разработала метод простого удаления загрязняющих веществ из воды. Группа, возглавляемая Гуннаром Вестманом, адъюнкт-профессором органической химии, занимается поиском новых способов использования целлюлозы и продуктов на основе древесины и является частью Научного центра Валленберга по дереву.
Исследователи накопили солидные знания о нанокристаллах целлюлозы, и именно здесь лежит ключ к очистке воды. Эти крошечные наночастицы обладают выдающейся адсорбционной способностью, которую исследователи нашли способ использовать.
«Мы применили уникальный целостный подход к этим нанокристаллам целлюлозы, изучая их свойства и потенциальные применения. Теперь мы создали материал на биологической основе, форму порошка целлюлозы с превосходными очищающими свойствами, которую мы можем адаптировать и модифицировать в зависимости от типов загрязнителей», — говорит Гуннар Вестман.
Поглощает и расщепляет токсины
В исследовании, недавно опубликованном в научном журнале Industrial & Engineering Chemistry Research , исследователи показывают, как токсичные красители могут быть отфильтрованы из сточных вод с помощью метода и материала, разработанного группой. Исследование проводилось в сотрудничестве с Национальным технологическим институтом Малавии в Джайпуре в Индии, где загрязнение красителями сточных вод текстильной промышленности является широко распространенной проблемой.
Очистка не требует ни давления, ни тепла, а для катализа процесса используется солнечный свет. Гуннар Вестман сравнивает этот метод с наливанием малинового сока в стакан с рисовыми зернами, которые впитывают сок, чтобы вода снова стала прозрачной.
«Представьте себе простую систему очистки, например переносную коробку, подключенную к канализационной трубе. Когда загрязненная вода проходит через целлюлозный порошковый фильтр, загрязняющие вещества поглощаются, а солнечный свет, попадая в систему очистки, вызывает их быстрое и эффективное разрушение. экономически эффективная и простая система для настройки и использования, и мы видим, что она может принести большую пользу в странах, которые в настоящее время имеют плохую очистку воды или вообще онаотсутствует», — говорит он.
Метод будет испытан в Индии
Индия является одной из развивающихся стран Азии с обширным текстильным производством, где ежегодно большое количество красителей сбрасывается в озера, реки и ручьи. Последствия для человека и окружающей среды серьезные. Загрязнитель воды содержит красители и тяжелые металлы и может вызвать повреждение кожи при прямом контакте и увеличить риск развития рака и повреждения органов при попадании в пищевую цепь. Кроме того, на природу воздействуют несколькими способами, включая нарушение фотосинтеза и роста растений.
Проведение полевых исследований в Индии является важным следующим шагом, и теперь исследователи из Чалмерса поддерживают своих индийских коллег в их усилиях, направленных на то, чтобы некоторые мелкие предприятия страны испытали метод в реальных условиях. На данный момент лабораторные испытания с технической водой показали, что с помощью нового метода удаляется более 80% загрязнений красителей, и Гуннар Вестман видит хорошие возможности для дальнейшего повышения степени очистки.
Может использоваться против других типов загрязнителей
Гуннар Вестман также видит большие возможности использования нанокристаллов целлюлозы для очистки воды от других загрязнителей, помимо красителей. В предыдущем исследовании исследовательская группа показала, что загрязняющие вещества токсичного шестивалентного хрома, которые часто встречаются в сточных водах горнодобывающей, кожевенной и металлургической промышленности, могут быть успешно удалены с помощью аналогичного типа материала на основе целлюлозы. Группа также изучает, как область исследований может способствовать очистке остатков антибиотиков.
«Существует большой потенциал для поиска хороших возможностей очистки воды с помощью этого материала, и в дополнение к базовым знаниям, которые мы накопили в Чалмерсе, важным ключом к успеху является коллективный опыт, доступный в Научном центре Валленберга Вуда», — говорит он.