Ученые создали фильтр для очистки воды из отходов

Учёные Пермского Политеха представили технологию, которая помогает решать сразу две экологические проблемы — дефицит чистой воды и накопление промышленных отходов. Они показали, что лигносульфонаты и старые древесностружечные плиты можно превращать в эффективные сорбенты, превосходящие промышленный активированный уголь примерно в три раза.

Дефицит безопасной питьевой воды остаётся серьёзной мировой задачей. По данным ВОЗ, миллиарды людей не имеют стабильного доступа к чистой воде, особенно в удалённых регионах и при ЧС. Ситуацию осложняет то, что предприятия ежегодно производят миллионы тонн отходов, включая опилки, стружку, лигносульфонаты и отработавшие ДСП. Их сжигание или захоронение загрязняет почву, воздух и водоёмы.

Обычно для очистки воды используют активированные угли, хлорсодержащие таблетки или мембранные фильтры. Но такие материалы требуют дорогое сырьё и энергоёмкое производство, а в некоторых случаях дают привкус, быстро засоряются или просто не обеспечивают достаточного эффекта. При этом сами методы никак не уменьшают объёмы отходов, из-за которых вода снова загрязняется.

Исследователи ПНИПУ предложили иной подход: превращать отходы лесной промышленности в качественные углеродные сорбенты с помощью термохимического пиролиза — нагрева сырья без доступа кислорода. В результате получается пористый материал, по структуре напоминающий активированный уголь.

Эффективность новых материалов проверили в лабораторных условиях. Сорбенты добавляли в объёмы природной воды и выдерживали примерно час — столько нужно, чтобы они полностью впитали загрязнения. Затем результаты сравнивали с тремя видами коммерческих активных углей (берёзовым, кокосовым и каменноугольным) по мутности, цветности и перманганатной окисляемости.

Даже при минимальной дозе в 20 мг/дм³ промышленные угли очищали воду слабо: удаление органики колебалось в пределах 5–10%, а снижение цветности — около 20–33%. Новые сорбенты показали гораздо лучшие результаты: материал из лигносульфонатов удалял более 64% органических примесей, а сорбент из ДСП снижал цветность на 70%. Это означает, что при равном расходе они работали в несколько раз эффективнее.

Важно и то, что по ряду параметров сорбенты из отходов достигали уровня, которого промышленным материалам удавалось добиться только при утроенной дозировке. Это делает новую технологию экономически выгодной: для очистки требуется меньше вещества, а сырьё фактически «бесплатно», поскольку является производственным мусором.

Авторы проекта считают, что такая технология позволит создавать недорогие одноразовые фильтры для полевых условий и ЧС. Более того, она демонстрирует модель замкнутого цикла: отходы лесопереработки превращаются в ресурс, который помогает обеспечивать людей чистой водой, а не загрязнять окружающую среду.

Источник: Naked Science

Рекомендуем также:

1. Жизнь без лишних ожиданий и разочарований: почему психологи советуют уединение людям 60–70 лет