Специалисты Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) совместно с учеными из ряда зарубежных стран синтезировали новый сорбент, который позволяет удалять из водных растворов токсичные для организма тяжелые металлы, такие как медь и цинк. Этот сорбент можно применять для очистки питьевой воды, шахтных и рудничных вод, а также сточных вод промышленных предприятий. Результаты исследования опубликованы в издании International Journal of Molecular Sciences.
Руководитель исследовательской группы, ведущий научный сотрудник кафедры технологии органического синтеза УрФУ, профессор Елена Ковалева сказала: «Основа синтезированного сорбента – хитозан. Это природный биополимер, который получают путем щелочной обработки хитина. Он содержится в водорослях, дрожжах и является основным компонентом клеточных стенок грибов, экзоскелетов членистоногих и других беспозвоночных». Исследователь отметила, что хитин относится к одному из самых распространенных возобновляемых природных материалов. Совместно со студентами в Руанде были проведены исследования, «которые показали, что наиболее доступный источник хитина, помимо дорогостоящих панцирей ракообразных, – насекомые. Их можно разводить специально для получения биомассы хитина».
Известно, что адсорбционные свойства хитина обусловлены наличием амино- и гидроксильных групп, взаимодействующих с металлами (притягивающих их). В ходе лабораторных исследований химикам удалось усилить эти свойства за счет добавления глутаральдегида и эпихлоргидрина и дальнейшей модификации структуры.
Асмаа Абуельсоад, аспирантка кафедры технологии органического синтеза УрФУ, рассказала: «В серии экспериментов мы установили, что наиболее продуктивно процессы адсорбции ионов меди и цинка протекают при комнатной температуре и показателе кислотности водных растворов pH равном 3,5. Максимальная, 60%, адсорбция ионов меди и цинка из водного раствора происходила в течение 40 минут в первом случае и 60 минут – во втором. Таким образом, модифицированный нами хитозан продемонстрировал лучшие адсорбционные характеристики по сравнению с такими известными сорбентами, как активированный уголь, бентонит, шабазит, целлюлоза, рисовая шелуха и другими».
На следующем этапе исследования коллектив УрФУ совместно с учеными из Египта, Италии, Иордании и Саудовской Аравии попробовала восстановить сорбент. В результате экспериментов они выяснили, что для этих целей подходят азотная кислота и мочевина. «Другими словами, полученный нами сорбент пригоден для многократного использования. А медь и цинк, извлеченные в результате цикла адсорбции и десорбции, вернутся в промышленное производство. Таким образом, технология очистки с помощью нашего сорбента промышленных стоков, а также питьевой воды экологичная и экономичная», – отметила Елена Ковалева.
Источники:
1. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23(4), 2396; www.doi.org/10.3390/ijms23042396
2. www.zen.yandex.ru/media/uralscience/sozdan-effektivnyi-sorbent-ochiscaiuscii-vodu-ot-cinka-i-medi-623839545ecb3f59084fdbc2?&