Специалисты из Красноярска разработали сорбента на основе золы, образующейся при работе угольных электростанций, для извлечения из воды токсичных тяжелых металлов. Полученный материал демонстрирует высокую эффективность, приближающуюся к 100%, в удалении металлов из воды, и обеспечивает их надежное удержание внутри сорбента для последующей безопасной утилизации. Данная технология позволяет решать сразу две задачи: переработку зольных отходов и создание систем для очистки промышленных сточных вод. О результатах исследования сообщается в Журнале Сибирского федерального университета. Химия.
Попадание в окружающую среду тяжелых металлов, включая особо опасные вещества, такие как свинец и кадмий, создает значительную опасность для природных экосистем и здоровья людей.
Сотрудники Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук создали композитный материал на основе микросфер летучих зол, предназначенный для удаления из сточных вод токсичных тяжелых металлов. Данная технология позволяет одновременно решать две задачи: переработку золошлаковых отходов и снижение загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, относящимися к веществам первого класса опасности.
Новый композитный материал создан на основе ценосфер – полых микросфер из алюмосиликатов, получаемых из летучей золы, образующейся при сжигании каменного угля. Использование этого отхода энергетической отрасли в качестве сырья для кремния позволяет синтезировать материал, схожий с цеолитом, что существенно снижает стоимость производства сорбента.
В ходе исследований химики оценили способность разработанного сорбента удалять жидкие токсичные отходы, в частности, растворы свинца и кадмия. Полученные данные свидетельствуют о высокой эффективности сорбентов: очистка водных растворов от свинца и кадмия осуществлялась с показателем, близким к 100%.
Когда сорбент достигает насыщения металлами, их можно надежно удержать внутри посредством нагрева. При температуре 1000°C ионы металлов прочно внедряются в кристаллическую структуру минералоподобных сорбентов. Так, свинец, в результате высокотемпературной фазовой трансформации, стабилизируется в кристаллической форме цирконата свинца. Это позволяет преобразовать опасные жидкие отходы в инертный, твердый материал, подходящий для безопасной и экологически обоснованной утилизации.
«Наши сорбенты применимы не только для удаления тяжелых металлов из воды, но и для использования в атомной энергетике. Там они помогут безопасно обезвреживать жидкие радиоактивные отходы и обеспечивать их изоляцию от внешней среды. Сорбционно ‑минералогический подход, который мы используем в этой разработке, перспективен для очистки сточных вод и безопасного хранения опасных отходов. При этом использование легкодоступного и дешевого вторичного сырья, такого как ценосферы летучих зол — отходы энергетики, для производства высокоактивных сорбентов делает эту технологию экономически выгодной. Таким образом, в нашем подходе одни промышленные отходы используются для ликвидации других, более опасных, с окончательным переводом токсинов в безопасную твердую форму. Проведенное нами исследование указывает на возможность разработки действенных и рентабельных методов обработки промышленных сточных вод », — так прокомментировала итоги исследования Екатерина Кутихина, кандидат химических наук и научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН
Предложенная технология позволяет создавать более эффективные системы очистки, которые могут быть использованы в металлургическом, химическом и горнодобывающем секторах, а также представляется перспективной для использования в атомной отрасли.
Материалы и фотографии предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»