Исследователи Сибирского федерального университета совместно с коллегами из Института высоких технологий Академии наук провинции Хэйлунцзян (Китай) представили новый подход к созданию высокоэффективных сорбентов для очистки воды. В основе разработки сочетание природного и техногенного сырья, а также применение кавитационных технологий.
В ходе работы учёные сосредоточились на двух типах материалов: угольных сорбентах, полученных из бурых углей методом газификации, и алюмосиликатных — синтезированных из твёрдых промышленных отходов. Главной задачей стало принципиальное «перезапускание» сорбционной способности за счёт активации внутренних структур и объединения разных компонентов в единый органоминеральный материал.
Ключевым инструментом стала кавитационная обработка — физико-химический метод, при котором в жидкости создаются экстремальные локальные условия. В результате схлопывания микропузырьков возникают сверхвысокие давления и температуры, способные радикально изменить структуру обрабатываемых веществ. В Политехническом институте СФУ для этих задач разработана и запатентована собственная суперкавитационная установка, которая уже используется в научных и прикладных проектах.
По словам специалистов, обработка сорбентов в кавитационных реакторах приводит к формированию сложной системы пор от микроскопических до капиллярных. Такая структура позволяет эффективно улавливать широкий спектр загрязнителей: тяжёлые металлы, органические соединения, нефтепродукты. При этом извлечённые вещества надёжно удерживаются внутри материала, что повышает общую эффективность очистки.
Отдельное преимущество технологии — экологичность. Процесс не требует использования агрессивных химических реагентов и не образует опасных побочных продуктов. Кроме того, кавитационная активация занимает считанные минуты, тогда как традиционные методы, например кислотная обработка, могут длиться несколько суток и требуют дополнительной утилизации отходов.
Разработанные сорбенты уже нашли практическое применение. Они используются как в гранулированном виде для очистки воды и воздуха, так и в форме водоугольных суспензий, которые вводятся на ранних этапах водоподготовки. Такой подход уже внедрён на одном из предприятий водоканала в Екатеринбурге и показал стабильные результаты: улучшение качества воды, устранение запахов и снижение содержания органических примесей.
Учёные отмечают, что сотрудничество с китайскими коллегами позволило значительно расширить возможности кавитационных технологий. Помимо сорбентов, совместно разрабатываются решения для производства биотоплива, наноматериалов и пищевых продуктов. Созданные в СФУ установки и методики уже воспроизводятся на научных площадках в Китае и находят применение в самых разных отраслях.
Источник: ТАСС