В Санкт-Петербургском университете разработали фотокатализатор на основе оксида олова. Он способен за 35 минут разлагать антибиотики и за 20 минут — красители в сточных водах. Эффективность нового соединения проверили на образцах из Невы. грантомРезультаты исследований, финансируемые Российским национальным фондом (РНФ), размещены в научных изданиях высокого уровня. ACS Applied Nano Materials и Chemospher.
Содержание органических веществ в сточных водах за последние годы возросло из-за быстрого роста химической промышленности по всему миру. Сегодня ученые разрабатывают и внедряют новые технологии экологичного производства для уменьшения негативного влияния на окружающую среду.
Из множества органических загрязнителей выделяют два крупных класса — красители и антибиотики. Большие концентрации этих веществ наиболее токсичны. Красители применяют в текстильной промышленности, при изготовлении бытовой химии, пластмасс, красок и лаков. Антибиотики используют для лечения болезней у людей, профилактики инфекций в сельском хозяйстве и иногда — при производстве удобрений.
Эти органические вещества могут попадать в сточные воды как при производстве, так и при эксплуатации. Нестойкие красители смываются с тканей во время стирки, а антибиотики частично выводятся из организма вместе с биологическими выделениями и поступают в стоки. В долгосрочной перспективе это воздействует на естественные биологические процессы. Сегодня в большинстве крупных рек мира наблюдается небольшое превышение концентраций этих веществ, которое на данный момент не оказывает заметного негативного влияния на окружающую среду.
Химики СПбГУ постоянно занимаются исследованиями и разработкой технологий для решения проблемы. Уже создали сорбентТехнология для очистки воды от антибиотиков. разработали метод очистки с помощью наночастиц и создали нанолисты цинка для систем водоочистки.
В рамках нового проекта, поддержанного грантомУченые Санкт-Петербургского государственного университета совместно с Российским научным фондом предложили удалять органические загрязнители — красители и антибиотики — при помощи фотокатализа.
В качестве фотокатализаторов могут применяться различные вещества. Для выявления наиболее эффективного варианта требуется систематическое исследование синтеза, анализ взаимосвязи между условиями его проведения и параметрами получаемых наночастиц для каждого материала, а также разработка алгоритма получения с наибольшей пользой. Эффективность очистки также зависит от самого загрязнения: фотокатализатор, уничтожающий один загрязняющий агент, может оказаться неэффективным в отношении других.
Даже небольшое изменение условий синтеза может существенно изменять свойства материала: ухудшать или улучшать их. Например, при определенных условиях самые маленькие наночастицы могут срастаться в более крупные, и это возможно управлять, изменяя условия синтеза и получая желаемые свойства.
Специалисты из Санкт-Петербургского университета создали фотокатализаторы на основе диоксида олова и изучили их способность очищать воду от антибиотиков. Из воды удалось удалить сульфаперидин, сульфадимицин и сульметоксазол.
В результате разработок ученых Санкт-Петербургского университета соединение достигло разложения антибиотиков на более чем 95% за 35 минут, а за 20 минут – полного разложения смеси из трех красителей: метиленового синего, метиленового фиолетового и родамина 6G.
Руководитель работы, доцент СПбГУ Михаил Вознесенский (кафедра физической химии), выделил главные плюсы – безотходность процесса и простоту исполнения. Для такой операции не нужны сложные устройства и большие затраты времени и средств. Разработка ученых дает возможность воспроизвести аналогичные эксперименты для очистки воды от других органических соединений. Проект открывает перспективы для разработки композитных материалов, удобных для использования в системах водоочистки. Следующим этапом в работе станет создание прототипа такой системы.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com