Ученые синтезировали адсорбент из семян папайи
Он очищает воду от высокоокрашенного красителя («Конго красный»), который широко распространен в текстильной, полиграфической и пластмассовой промышленности. Описание метода и результаты исследования опубликованы в Journal of Molecular Liquids.
Новый адсорбент прост в использовании и не опасен для здоровья. Он состоит из порошка семян папайи и наночастиц оксида железа. Семена папайи эффективно удаляют красящий элемент из сточных вод, а железо ускоряет процесс отделения сорбента от очищенной воды. В итоге адсорбент удаляет из воды более 90% красителя «Конго красный».
«Сорбент можно очистить и использовать повторно примерно пять раз. Порошок можно промыть от сорбированных частиц водным раствором поваренной соли или, что более эффективно, водным раствором щелочи. При промывании щелочью сорбционная способность материала восстанавливается до более чем 90%. Только на последнем цикле промывания наблюдается падение сорбирующей способности до 84%», — поясняет соавтор исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории органического синтеза инновационного центра химико-фармацевтических технологий УрФУ, ведущий научный сотрудник института органических соединений УрО РАН Григорий Зырянов.
Для исследования полученного адсорбента химики использовали различные методы, в том числе сканирующую электронную микроскопию и рентгеновскую спектроскопию. В результате экспериментов ученые определили оптимальные условия, в которых сорбент показал максимальную эффективность очищения воды.
«Наилучшим образом сорбент работает при температурах от комнатной до +60 ℃. Более высокая температура запустит обратный процесс десорбции, а в холодной воде процесс будет протекать медленнее. Также необходим определенный уровень кислотности воды для увеличения интенсивности электростатических взаимодействий молекул красителя и фрагментов, находящихся в составе семян папайи. Время контакта тоже играет роль: максимальная эффективность очистки достигается при нахождении сорбента в воде не менее двух часов», — рассказывает Григорий Зырянов.
На следующем этапе работы химики проверят эффективность сорбента по отношению к другим красителям.
Ученые отмечают: проблема утилизации красителей в текстильной, кожевенной и красильной промышленности актуальна. Красители оказывают опасное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. В воде они не разлагаются, но, попадая в организм человека, вызывают аллергические реакции, нарушение сна, нервные расстройства. Кроме того, накапливаясь, они могут стать причиной респираторных и даже раковых заболеваний.
Справка
«Конго красный» — высокоокрашенный синтетический краситель, имеющий множество применений. Используется для окрашивания текстильных, бумажных и пластмассовых изделий, а также для клеток и тканей в биологических исследованиях. Является канцерогенным веществом.
Проблема загрязнения сточных вод промышленными предприятиями создает серьезные угрозы как для здоровья человека, так и для окружающей среды. Ученые Университета Организации Объединенных Наций выяснили, что ежегодно в мире образуется 359 млрд 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 неочищенными до требуемого уровня.
Уральский федеральный университет (УрФУ) — один из ведущих вузов России со столетней историей, один из лидеров программы «Приоритет–2030», № 1 в стране по объемам приема. Расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных летних студенческих игр 2023 года, городе-победителе отбора Правительства России на создание университетских кампусов. Вуз выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ).