Новый метод очистки грунтовых вод фильтром из отходов огнеупорного шамота, модифицированных оксидом железа, предложили ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Института общей и неорганической химии Национальной академии наук Белоруссии, 3 сентября сообщает пресс-служба НИТУ «МИСиС».

Исследование, проведенное разработчиками нового метода, показало, что фильтр из модифицированной огнеупорной глины очищает от железа подземную воду с эффективностью очистки до 78%, делая ее безопасной для питья. Результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of Environmental Chemical Engineering.

«Подземные воды — один из самых чистых природных источников питьевой воды, который, в то же время, часто требует обезжелезивания — удаления растворенных ионов железа — перед тем, как воду можно будет использовать», — так описывают разработчики стоящую перед ними задачу.

Например, вода некоторых подземных источников может иметь содержание железа более 40 мг на литр, тогда как по рекомендации ВОЗ, оно не должно превышать 0,2 мг на литр.

В большинстве своем применяемые в настоящее время промышленные фильтры для очистки и удаления железа из воды содержат в качестве наполнителей гранулированный кварцевый песок, уголь или гранитную крошку.

Для повышения качества очистки наполнитель модифицируют — вымачивают в солях металлов, затем высушивают и подвергают высокотемпературной обработке. Эта технология очень энерго- и времязатратна.

Исследователи, во-первых, выбрали в качестве наполнителя отходы производства огнеупорных шамотов (разновидность глины). Во-вторых, для модификации наполнителя применили метод горения раствора, а именно водного раствора синтетического нитрата железа и лимонной кислоты. В-третьих, обогащенный железом осадок из фильтров обезжелезивания использовали в качестве источника железа при изготовлении раствора для модификации следующей порции наполнителя.

Таким образом они снизили: стоимость наполнителя для фильтров очистки, стоимость необходимых для модификации химикатов (нитраты металлов и органическое топливо, такое как лимонная кислота и глицин) и время модификации — с 6–24 часов до 10 минут (именно столько идет реакция горения раствора).

Кроме того, в случае промышленного внедрения нового метода на станциях очистки грунтовых вод можно создавать замкнутый цикл, используя железо, остающееся от очищенной воды, как модификатор фильтрующего наполнителя для следующей очистки.

Автор исследования, сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Валентин Романовский заявил, что по результатам опытно-промышленных испытаний обезжелезивания, «полученные материалы до трех раз эффективнее используемых в настоящее время на станциях водоподготовки. Временные затраты на процесс модификации поверхности фильтрующего наполнителя — до 30 раз ниже, чем у аналогов, расходы реагентов ниже до 10 раз, а энергозатраты — до 100 раз за счет того, что используемые реакции являются экзотермическими и самоподдерживающимися».