Медь — один из наиболее токсичных тяжелых металлов, который широко используют в производстве электрических кабелей и проводов, машиностроении и строительстве. Попадание меди в водоемы с отходами производств угрожает экосистемам и здоровью человека. В связи с этим нужны действенные сорбенты для фильтрации воды. Однако существующие методы недостаточно эффективны либо требуют дорогостоящих реагентов и сложного оборудования.
Сотрудники Дагестанского федерального исследовательского центра РАН и Дагестанского государственного университета (Махачкала) совместно с коллегами из других вузов и исследовательских центров разработали эффективный и экономически выгодный сорбент для удаления меди из воды.
Как рассказали в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ), химики создали пористый материал на основе кремнезема, обработанного серой. Для этого они пропускали сероводород через силикатный клей. Весь процесс проходил в одну стадию при комнатной температуре. При этом полученный гель не нужно отмывать после создания: в отличие от аналогов, образующиеся побочные соли не мешают, а наоборот, способствуют осаждению меди. Это упрощает производство, экономит воду и делает метод дешевле и экологичнее других подходов.
Эксперименты показали, что один грамм полученного сорбента удаляет из воды 183 миллиграмма меди, что в 14 раз больше возможностей активированного угля — популярного сорбента.
Ученые также исследовали процесс, благодаря которому медь удаляется из воды. Оказалось, что металл особым образом связывается с участками на поверхности кремнезема, несущими серу и гидроксильные группы (содержащие кислород и водород). В результате образуются гидроксид и сульфид меди, прочно закрепленные на поглотителе.
Мы также выяснили, что повышение температуры от комнатной (около 25 °С) до 40 °С улучшает удаление меди из воды, что позволит использовать сорбент для очистки горячих промышленных стоков в металлургии и химической промышленности. Наиболее эффективно процесс протекает в кислой и нейтральной среде, где удаляется 99 % меди.
Разработка открывает путь к созданию недорогих и действенных сорбентов нового поколения на основе доступного минерального сырья. Кроме того, метод можно адаптировать для удаления других тяжелых металлов, таких как свинец, ртуть и кадмий.
Ранее мы рассказывали, что ученые из Поволжья нашли способ переработки опасных промышленных отходов.
