Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали технологию, превращающую лигносульфонаты и использованные древесностружечные плиты в углеродные сорбенты для очистки воды, которые в три раза эффективнее коммерческих аналогов. Об этом UpackUnion сообщили в пресс-службе вуза.
Метод исследователей основан на термохимическом пиролизе — нагревании сырья без доступа кислорода. В результате этого процесса образуется высокопористый углеродный материал, похожий на активированный уголь с миллионами микроскопических пор-ловушек для загрязняющих веществ.
Лабораторные тесты показали, что для достижения максимальной очистки воде требуется контакт с сорбентом в течение часа.
Как поясняют в Пермском Политехе, новые сорбенты из лигносульфонатов и древесностружечных плит тестировали с тремя коммерческими порошковыми активными углями, которые сегодня считаются эталоном для подобных целей: углем из древесины березы, из скорлупы кокоса и из каменного угля. Эффективность каждого материала оценивали по трем ключевым для качества питьевой воды показателям: мутность, цветность и перманганатная окисляемость. Результаты измерений сравнивали с нормативами СанПиН.
«Для испытаний применяли углеродные сорбенты в количестве от 20 до 60 мг на литр воды. При минимальной концентрации в 20 мг на куб дециметр их эффективность была невысокой. Так, березовый аналог снижал содержание органических примесей лишь на 5,2%, а удаление цветности составляло 25%. Материал на основе скорлупы кокоса показал результат чуть лучше: 10,5% по органике и 20% по цветности. Образец, полученный из каменного угля, продемонстрировал схожие показатели: 7,9% по удалению органики и 33% по цветности», — уточнила Анна Ардуанова, старший преподаватель кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Таким образом, коммерческие сорбенты обладали низкой эффективностью на малых дозах и требовали увеличения концентрации до 60 мг на куб дециметр, чтобы достичь норматива.
«В то же время, новые сорбенты при минимальном расходе (20 мг на куб дециметр) показали высокие результаты. Сорбент из лигносульфонатов удалял 64,5% органических загрязнений, а сорбент из древесностружечных плит снижал цветность воды на 70%», — добавила Анна Ардуанова.
Сравнительный анализ выявил, что материал на основе лигноцеллюлозных отходов по эффективности удаления органических загрязнений опережает промышленные аналоги в 6—12 раз при равном расходе. Сорбент из древесностружечных плит превосходит коммерческий уголь в 3,5 раза по способности осветлять воду.
Эксперименты, проведённые в Пермском Политехе, выявили ключевое преимущество новой технологии: её эффективность в три раза выше, что даёт существенную экономию материала при высоком качестве очистки. Как заявляют разработчики, это открывает дорогу для создания лёгких и компактных фильтров одноразового использования.
Фото: Freepik.com