Ученые разработали инновационный фильтр для очистки воды из мусора
Учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета создали передовую технологию, которая решает две важные экологические проблемы: недостаток чистой воды и утилизацию промышленных отходов. В ходе исследования был разработан метод, позволяющий преобразовывать лигносульфонаты и старые древесно-стружечные плиты в высокоэффективные углеродные сорбенты. Эти сорбенты демонстрируют значительно лучшие показатели очистки воды по сравнению с коммерческими активированными углями.
Эта технология особенно важна для удалённых регионов и зон чрезвычайных ситуаций, где нет постоянных систем водоснабжения. Промышленные предприятия, такие как деревообрабатывающие и мебельные компании, ежегодно производят миллионы тонн отходов, содержащих вредные вещества. При неправильной утилизации эти отходы могут загрязнять окружающую среду.
Традиционные методы очистки воды, включая угольные фильтры, химические реагенты и мембранные системы, имеют ограничения. Они требуют значительных материальных и энергетических затрат, могут оставлять побочные эффекты и быстро засоряться. Кроме того, эти методы обычно направлены на устранение последствий загрязнения, не решая проблему его источника — промышленных выбросов.
Учёные Пермского политеха применили метод пиролиза, который включает термическую обработку отходов без кислорода. В результате этого процесса был получен пористый углеродный материал с характеристиками активированного угля. Эффективность технологии была проверена в полевых условиях с использованием модели фильтра. Для достижения оптимальных результатов сорбент должен контактировать с водой примерно один час.
Сравнительный анализ с тремя коммерческими типами активированных углей — берёзовым, кокосовым и каменноугольным — показал, что разработанные материалы имеют превосходные характеристики по ключевым параметрам качества воды, таким как мутность, цветность и содержание органических примесей. При дозировке 20 мг на литр сорбент на основе лигносульфонатов удаляет до 64,5 % органических загрязнений, что в 6-12 раз эффективнее, чем стандартные угли. Сорбент из древесно-стружечных плит обеспечивает осветление воды в 3,5 раза лучше, чем промышленный аналог.
При минимальной дозировке новые сорбенты показывают результаты, сопоставимые с обычными активированными углями, но при этом требуют втрое меньшего расхода. Это делает возможным создание компактных и экономичных одноразовых фильтров, что актуально для использования в полевых условиях и в чрезвычайных ситуациях.
Разработанная технология представляет собой инновационный метод утилизации трудноперерабатываемых отходов, превращая их в ценный продукт. Она создаёт модель замкнутого цикла, где отходы не только не вредят окружающей среде, но и становятся основой для обеспечения населения чистой питьевой водой.