Способ эффективно выделять ионы вредных металлов из сточных вод с помощью биосорбента разработали специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 8 мая сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу вуза.

Сточные производственные воды, содержащие тяжелые металлы, наносят большой вред окружающей среде. При попадании в пищевую цепочку эти загрязнители приводят к заболеваниям у растений и животных, а также у людей.

Длительное воздействие тяжелых металлов на организм человека может спровоцировать развитие рака, вызвать повреждения различных органов и нервной системы. В тяжелых случаях отравление ими может привести к смерти. Однако разглядеть такую кроящуюся в воде опасность невооруженным взглядом невозможно. При этом, по данным ВОЗ, в России от загрязнений безопасно очищается только 12% сточных вод.

В настоящее время для очистки сточных вод широко используется вермикулит — природный минерал, обладающий свойством поглощения (сорбции) опасных веществ. Ученые ПНИПУ провели исследование процесса «впитывания» ионов металлов в вермикулит и нашли способ сделать этот процесс более эффективным по качеству и экономичным — по расходам на очистку.

Исследователи из Пермского Политеха представили свою разработку в докладе «Извлечение ионов цинка, меди, никеля из сточных вод» на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Химия. Экология. Урбанистика», которая проходила в Перми 17–19 апреля 2024 года.

Сорбент вермикулит представляет собой минерал со слоистым строением, который при температуре 400–1000 °С вспучивается с увеличением объема в 7–10 раз. Он обладает хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами и термической и биологической стабильностью. При этом вермикулит свободно представлен на рынке по невысокой цене.

Для очистки промышленных стоков вермикулит загружают в специальные емкости, через которые перекачивают загрязненную тяжелыми металлами воду.

Ученые ПНИПУ разработали способ повышения эффективности очищающего действия вермикулита за счет создания из него биосорбента. Они прикрепили на поверхность и внутрь вспученного минерала микроорганизмы, поглощающие ионы тяжелых металлов в процессе своей жизнедеятельности, и сравнили сорбцию ионов металлов исходным вермикулитом и минералом с нанесенными на него живыми культурами.

Эксперименты проводились параллельно в двух одинаковых сорбционных колонках, в которые поместили порции вермикулита массой 5 г с микроорганизмами и без них. После чего через колонки с сорбентом и биосорбентом пропускали растворы солей цинка, меди и никеля, как по отдельности, так и в смеси ионов. Концентрацию ионов металлов в растворах после сорбции определяли спектрофотометром.

Доцент кафедры химии и биотехнологии кандидат химических наук Ольга Бахирева рассказала об итогах экспериментов:

«Результаты нашего исследования показывают, что нанесение клеток микроорганизмов на поверхность вермикулита увеличивает на 20% и более его поглотительную способность по отношению к большинству ионов металла, за исключением меди. Совместное присутствие компонентов в растворе незначительно снижает общую сорбционную емкость как исходного вермикулита, так и биосорбента. Лучше всего поглощаются в обоих случаях ионы цинка».

Таким образом, ученые ПНИПУ доказали обоснованность применения вермикулита в качестве сорбционного материала для очистки промышленных сточных вод, а также показали, как увеличить эффективность очистки от некоторых ионов тяжелых металлов с помощью нанесения на него живых микроорганизмов.

Полученные результаты могут быть использованы для более качественной очистки сточных производственных вод, что позволит понизить загрязнение российских рек.