Адсорбция вредных веществ

Загрязнение поверхностных и грунтовых вод различными высокотоксичными веществами химикатами, тяжелыми металлами и т.п. является достаточно серьезной мировой проблемой. Помочь снизить уровень загрязнения могут различные адсорбционные наноматериалы.

Для удаления ионов ртути из воды возможно использовать композит полипирол /обедненный оксид графена [14]. Авторами показано, что применение листов толщиной 1,34 нм такого композита позволяет избирательно удалять из воды ионы ртути с адсорбционной способностью 980 мг/г.

Наночастицы железа (рис. 7) способны с гораздо большей, чем у применяемых веществ эффективностью адсорбировать из раствора ионы хрома [15]. Эффективность поглощения зависит от кислотности среды: например при pH = 4 адсорбционная способность составляет 31,5 мг/г, а при pH = 7 - 23,3 мг/г. Еще одной ключевой особенностью является простая возможность повторного использования данных наночастиц.

Магнитные наночастицы оксида железа (Fe3O4) можно использовать для удаления из воды различных ионов металлов [16]. В работе наночастицы получали с помощью распылительной сушки, средний размер частиц составлял 21 нм. В зависимости от pH и температуры среды эффективность адсорбции различных ионов металлов изменяется от 35 до 100 % (рис. 8-9). Для полной очистки воды от ионов металлов можно использовать многоэтапную установку с различными показателями кислотности и температуры среды.

Наночастицы оксида алюминия со средним размером частиц 40 нм способны очень эффективно адсорбировать формальдегид [17]. При кислотности среды от 5 до 8,5 наблюдается 100 % удаление формальдегида из воды. При этом, данные частицы можно использовать и для адсорбции формальдегида из потока воды. В таких условиях 99 % удаление форамьлдегида наблюдается при скорости потока до 3 мл/мин. Также возможно использование наночастиц для удаления из воды нефти и нефтепродуктов. Это возможно осуществить, используя нано композит, состоящий из расслоенного вермикулита и углеродных нанотрубок с внешним диаметром 5-10 нм [18]. Такой нанокомпозит превосходит применяемые сорбенты по эффективности поглощения нефтепродуктов на 1-2 порядка, вплоть до 146 г/г.

Эффективность различных адсорбционных наноматериалов много выше применяемых в настоящее время. Это доказывается рассмотренными примерами. Объясняется это тем, что для адсорбции очень важно значение удельной поверхности. Поскольку у наночастиц значение удельной поверхности достаточно велико, эффективность адсорбции оказывается гораздо выше, в сравнении с другими материалами.

Рис. 7 Результаты ПЭМ наночастиц железа (A) и их распределение по размерам (B)

Рис. 8 Зависимость эффективности адсорбции от pH среды

Рис. 9 Зависимость эффективности адсорбции от температуры среды

Еще статьи

Разработка технических решений по достижению нормативных требований химически загрязненных сточных вод ОАО Северсталь-метиз
Рост производства металлоизделий неразрывно связан с увеличением потребления воды, что в свою очередь вызывает повышенное количество образующихся сточных вод. Из сточных вод заводов металлоизделий наиболее токсичными для водных объектов и агрессивно действующими на ка ...