Ученые из Санкт‑Петербургского государственного университета создали методику определения концентрации вещества, загрязняющего воду и представляющего опасность для здоровья человека. В основе новой технологии лежит колориметрический анализ с использованием камеры смартфона и растворителей нового типа. Это позволит заменить современные методы, которые характеризуются высокой стоимостью, невысокой точностью и токсичностью. О результатах исследования сообщается в научном журнале Analytica Chimica Acta.
Состояние водных ресурсов существенно влияет на экологическую обстановку и здоровье людей, поэтому очистка сточных и питьевых вод является необходимой. На одном из этапов происходит удаление нерастворимых взвешенных частиц. Для этого применяются специальные вещества, способствующие объединению мелких частиц в более крупные – коагулянты и флокулянты.
Полидиаллилдиметиламмоний хлорид, представляющий собой катионный полиэлектролит, сокращенно обозначаемый как полиДАДМАХ, в основном задерживается при фильтрации и не переходит к последующим этапам очистки. Тем не менее, в определенных обстоятельствах, особенно при превышении рекомендованных концентраций, данный флокулянт может оставаться в воде, что несет потенциальную угрозу для здоровья человека. Помимо этого, полиДАДМАХ может приводить к закупорке фильтров, что снижает объем протекающей воды и увеличивает энергозатраты.
Имеющиеся методы установления концентрации этого полиэлектролита не характеризуются достаточно низкими значениями чувствительности. В связи с этим, они требуют использования высокотехнологичного лабораторного оборудования или дорогостоящих и токсичных реактивов. По словам профессора СПбГУ Ирины Тимофеевой (кафедра аналитической химии), для контроля качества воды необходимо быстрое получение данных непосредственно у места отбора пробы. Это позволяет своевременно принимать меры при выходе параметров за допустимые значения.
Для осуществления подобного мониторинга используют тестовые методы, которые часто применяются при наблюдении за природными объектами, например, за водными ресурсами.
Специалисты из Санкт-Петербургского университета создали методику, позволяющую проводить анализ воды с помощью смартфона. Для выделения и концентрирования химических веществ исследователи применили комбинацию двух техник – твердофазной и жидкостно-жидкостной микроэкстракции. Основная трудность заключалась в том, что максимально допустимая концентрация полиДАДМАХ невелика и составляет 0,1 мг/л, а сточные воды содержат значительное количество примесей, препятствующих анализу.
Тест-система, созданная специалистами Санкт-Петербургского государственного университета, предполагает последовательную фильтрацию водной пробы через картриджи, содержащие ионообменную смолу и вату, для устранения помех. ПолиДАДМАХ адсорбируется на вате, что предотвращает засорение фильтра. Затем через картридж с ватой был пропущен водный раствор анионного красителя пирогаллолового красного. В результате в картридже сформировался комплекс, состоящий из полимера и ионного ассоциата красителя, который впоследствии извлекается исследователями с использованием эвтектического растворителя.
«Для концентрирования красителя и повышения чувствительности колориметрического анализа требуется его экстракция в растворитель. В разработанной методике в качестве эвтектического растворителя используются 1-октиламин и экологически чистый природный терпеноид тимол, сообщила инженер-исследователь кафедры аналитической химии СПбГУ Мария Кочеткова.
Команда исследователей из Санкт-Петербургского университета создала и проверила удобный колориметрический метод, использующий камеру смартфона для определения полиДАДМАХ – флокулянта – в воде. Ирина Тимофеева, профессор университета, отметила, что этот тест позволяет выявлять вещество даже при концентрациях, ниже установленного допустимого предела. Кроме того, эту методику можно использовать за пределами лабораторных условий, достаточно сопоставить полученные данные с градуировочным графиком при фиксации интенсивности окраски образца с помощью камеры мобильного телефона.
«Чтобы доказать результативность созданного продукта, был проведен анализ образцов воды: питьевой, водопроводной и прошедшей очистку сточной. Согласно полученным данным, во всех пробах присутствовал полиДАДМАХ в незначительных количествах, заявила Алена Антонова, лаборант-исследователь кафедры аналитической химии Санкт-Петербургского государственного университета.
Предложенный метод универсален и позволяет осуществлять мониторинг водных ресурсов, используемых как в быту, так и в промышленности.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ