В современном мире проблема загрязнения воды и воздуха промышленными отходами остается одной из самых острых. Традиционные методы очистки, такие как фильтрация и адсорбция, требуют регулярного обслуживания, замены материалов и утилизации отработанных фильтров, что увеличивает затраты и экологическую нагрузку. Альтернативные способы, включая обработку ультрафиолетом и озоном, также имеют существенные недостатки — они могут быть опасны для человека и окружающей среды. В поисках более эффективных решений российские ученые сделали важный шаг вперед.
Специалисты Института химии растворов РАН (ИХР РАН) разработали новые композиционные материалы на основе титаната бария с оксидами железа — гематита и магнетита. Эти соединения обладают уникальными свойствами: они способны разлагать органические загрязнители под действием не только ультрафиолетового, но и видимого света, а также демонстрируют активность в магнитном поле. Это открывает широкие перспективы для создания экологичных и энергоэффективных систем очистки.
Как пояснил научный сотрудник и ученый секретарь ИХР РАН Константин Иванов, ключевой особенностью новых материалов является их двойная природа — они сочетают сегнетоэлектрические и магнитные свойства. Это означает, что их можно использовать не только в экологических технологиях, но и в микроэлектронике. В ходе экспериментов исследователи обнаружили, что при воздействии магнитного поля структура материала меняется, что позволяет управлять его свойствами и повышать эффективность фотокатализа.
Фотокатализ — процесс, при котором под действием света в присутствии катализатора происходит разложение вредных веществ на безопасные компоненты — считается одним из самых перспективных методов очистки. Однако большинство существующих фотокатализаторов работают только под ультрафиолетовым излучением, что ограничивает их применение. Новые материалы российских ученых активны даже в видимом свете, что значительно расширяет возможности их использования.
Потенциальные области применения разработки включают очистку сточных вод от органических красителей, разложение токсичных выбросов предприятий, а также создание самоочищающихся покрытий для промышленного оборудования. Кроме того, благодаря магнитным свойствам материала его можно легко извлекать из воды после очистки, что упрощает процесс и снижает затраты.
Ранее исследователи Пермского Политеха предложили технологию, позволяющую извлекать аммонийный азот из сточных вод и перерабатывать его в струвит — ценное удобрение.