Международная группа ученых, в которую вошли ученые Уральского федерального университета (УрФУ), синтезировала адсорбент для очистки сточных вод. Он создан на основе семян папайи, экономичен и обладает высоким адсорбционным потенциалом. Материал очищает воду от сильно окрашенного красителя («Конго красный»), который широко используется в текстильной, полиграфической и пластмассовой промышленности. Описание метода и результаты исследования опубликованы в Journal of Molecular Liquids.

Новый адсорбент удобен в применении и не опасен для здоровья. Он состоит из порошка семян папайи и наночастиц оксида железа. Семена папайи эффективно удаляют из сточных вод красящий элемент, а железо ускоряет процесс выделения сорбента из очищенной воды. В результате адсорбент удаляет из воды более 90% красителя Конго красный».

«Сорбент можно очищать и использовать повторно примерно пять раз. Порошок можно отмыть от адсорбированных частиц водным раствором поваренной соли или, что более эффективно, водным раствором щелочи. При промывке щелочью сорбционная емкость материала восстанавливается более чем на 90%. Только в последнем цикле промывки происходит падение сорбционной способности до 84%, — объясняет Григорий Зырянов, соавтор исследования, главный научный сотрудник лаборатории органического синтеза Инновационного центра химико-фармацевтических технологий Урала федерального университета, ведущий научный сотрудник Института органических соединений УрО РАН.

Для изучения полученного адсорбента химики использовали различные методы, в том числе сканирующую электронную микроскопию и рентгеновскую спектроскопию.В результате экспериментов ученые определили оптимальные условия, при которых адсорбент проявлял максимальную эффективность в очистке воды. По словам Григория Зырянова, лучше всего сорбент работает при температуре от комнатной до +60 ℃. Более высокая температура запустит обратный процесс десорбции, а в холодной воде процесс будет протекать медленнее. Определенный уровень кислотности воды необходим также для увеличения интенсивности электростатических взаимодействий молекул и фрагментов красителей, входящих в состав семян папайи. Время контакта также влияет на:максимальная эффективность очистки достигается при нахождении сорбента в воде не менее двух часов.

На следующем этапе работы химики проверят эффективность сорбента по отношению к другим красителям.

По мнению ученых, проблема утилизации красителей в текстильной, кожевенной и красильной промышленности является актуальной. Красители оказывают негативное влияние на здоровье человека и окружающую среду. В воде они не разлагаются, но при попадании в организм человека вызывают аллергические реакции, нарушения сна и нервные расстройства. Кроме того, при их накоплении они могут вызывать респираторные заболевания и даже рак.

Следует отметить, что часть работ поддержана грантами Совета по грантам при Президенте Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых и для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации (грант для поддержки научных школ НШ — 2700.2020.3 на 2020-2021 годы) и Российского научного фонда (проект № 18-13-00365).

Над разработками работает научная группа «Зеленые и механохимические технологии создания перспективных функциональных материалов для медицины и техники». Более 90% его членов составляют молодые ученые (аспиранты, докторанты, кандидаты наук). Следствие ведется под руководством Григория Зырянова.

Давайте помнить, что «Конго красный» — это сильно окрашенный синтетический краситель, который имеет множество применений. Он используется для окрашивания текстиля, бумаги и пластика, а также клеток и тканей в биологических исследованиях. Это канцероген.

Проблема загрязнения сточными водами промышленных предприятий представляет серьезные угрозы как для здоровья человека, так и для окружающей среды. Ученые из Университета ООН установили, что ежегодно в мире образуется 359 миллиардов кубометров сточных вод, и около 48% этой воды в настоящее время сбрасывается без очистки. Аудиторы Счетной палаты РФ отмечают, что 88% сточных вод, подлежащих очистке, сбрасываются без очистки до необходимого уровня.