Ученые разработали новый способ очистки сточных вод от антибиотиков с помощью материала на основе красных водорослей. Исследование показало, что такой фильтр способен эффективно удалять опасные соединения без использования токсичных металлов и дорогостоящих компонентов.
Читайте: Госдума планирует ввести несколько новых запретов
Основой технологии стал каррагинан — вещество, которое получают из морских красных водорослей. Исследователи использовали его как источник углерода и серы, а затем подвергли специальной обработке с добавлением меламина и поташа. В результате ученые получили пористый углеродный материал с высоким содержанием азота и серы, способный разрушать загрязнения в воде.
Проблема очистки сточных вод от антибиотиков остается одной из наиболее актуальных. Такие вещества, как норфлоксацин, широко применяются в медицине и животноводстве, после чего попадают в реки и озера. В окружающей среде они разлагаются крайне медленно, способствуют развитию устойчивости бактерий к лекарствам и наносят ущерб микрофлоре. Традиционные очистные сооружения не способны полностью удалять подобные соединения.
Ранее для решения этой задачи применялись методы с использованием металлических катализаторов или дорогостоящих углеродных материалов вроде графена. Однако такие технологии отличаются высокой стоимостью, сложностью производства и риском вторичного загрязнения. Новый метод, предложенный группой ученых под руководством Дунцзяна Яна и Биня Хуя из Университета Циндао, оказался значительно дешевле и безопаснее. Результаты работы опубликованы в журнале Biochar X.
Исследователи создали три варианта материала. Первый представлял собой обычный обугленный каррагинан без выраженной пористости. Во втором образце использовали поташ, благодаря чему внутри структуры появились многочисленные поры. Наиболее эффективным оказался третий вариант, где одновременно применялись поташ, азот и сера. Площадь внутренней поверхности такого материала выросла более чем в 50 раз — с 23 до 1221 квадратного метра на грамм.
Во время экспериментов ученые проверили способность нового материала очищать воду от норфлоксацина. Обычный окислитель удалял лишь около 15% загрязнения, тогда как пористый углеродный материал обеспечивал эффективность до 80%. Азотно-серный катализатор показал лучший результат — свыше 97% разрушения антибиотика за полтора часа работы. Почти половина органических соединений при этом распадалась до углекислого газа и воды.
Авторы исследования отметили, что система сохраняла эффективность даже в жесткой воде с примесями солей и при изменении кислотности среды. В непрерывном потоке катализатор работал около пяти часов без заметного снижения производительности, а после пяти циклов использования сохранял более 90% первоначальной активности.
По словам ученых, технология отличается низкой себестоимостью, поскольку все используемые компоненты доступны и производятся в промышленных масштабах. Каррагинан широко применяется как пищевая добавка, меламин используют при производстве пластмасс и удобрений, а поташ относится к распространенным химическим веществам. Основные затраты связаны лишь с нагревом материала до 700 градусов при производстве.
При этом исследователи признают, что часть побочных продуктов распада антибиотиков пока не была подробно изучена. Авторы подчеркивают необходимость дальнейших испытаний перед внедрением технологии на очистных сооружениях. По их оценкам, промышленное применение метода может начаться в течение ближайших трех-пяти лет.
Читайте также: