Исследователи Университета Далхаузи совершили прорыв в области водоочистки, представив революционный способ обезвреживания токсичных соединений в сточных водах. Их разработка превращает сельскохозяйственные и лесные отходы в высокоэффективные магнитные адсорбенты — экологичную альтернативу традиционным методам фильтрации.
Концепция и цели исследования
Ключевая задача проекта — создание устойчивого, экономичного и многоразового инструмента для очистки промышленных стоков от опасных химических соединений. Как поясняет ведущий автор работы Тунниша Дасгупта (факультет сельского хозяйства Университета Далхаузи):
«Мы стремились не просто очистить воду, но и придать новую ценность отходам сельского и лесного хозяйства».
Технология производства магнитных адсорбентов
В основе инновации — преобразование биомассы в углеродсодержащие материалы с магнитными свойствами. Исследователи использовали два распространённых вида отходов:
- льняную шелуху;
- опилки эвкалипта.
Процесс базируется на гидротермальной карбонизации (ГТК) — технологии, при которой биомасса под воздействием температуры и давления трансформируется в углеродистые соединения. Ключевой этап — добавление железа в реакционную смесь, что придаёт конечному продукту магнитные свойства.
Полученный материал, названный «магнитным гидроуглем», легко извлекается из очищенной воды с помощью магнита. Это исключает необходимость дорогостоящих фильтрационных систем.
Научные результаты и тестирование
Исследование, опубликованное в журнале Sustainable Carbon Materials, детально описывает процесс создания магнитных углеродных адсорбентов. Для проверки эффективности были синтезированы два образца:
- FS‑Fe‑HC (на основе льняной шелухи);
- ES‑Fe‑HC (на основе эвкалиптовых опилок).
Их тестировали на способность адсорбировать пентахлорфенол (ПХФ) — высокотоксичное соединение, часто встречающееся в промышленных и сельскохозяйственных стоках.
Ключевые показатели эффективности:
- льняной гидроуголь — удаление до 95 % ПХФ;
- эвкалиптовый гидроуголь — удаление 89 % ПХФ.
Оба материала продемонстрировали:
- стабильность в течение шести циклов повторного использования;
- минимальные потери эксплуатационных характеристик;
- отсутствие утечки железа (подтверждено экологическая безопасность).
Значимость и перспективы разработки
Авторы подчёркивают уникальность подхода, который объединяет три ключевых аспекта:
-
Использование двойных отходов биомассы (лён и эвкалипт).
-
Возможность магнитной сепарации адсорбента.
-
Высокая цикличность применения при минимальном выщелачивании железа.
Это соответствует принципам экономики замкнутого цикла — модели, направленной на максимальное использование ресурсов и минимизацию отходов.
Доктор Цюань, старший автор исследования, резюмирует:
«Наша работа демонстрирует, как органические отходы можно превратить в передовые материалы для защиты окружающей среды. Магнитные гидроугли масштабируемы, эффективны и полностью отвечают глобальным целям устойчивого управления водными ресурсами».
Выводы
Разработанная технология:
- решает проблему утилизации сельскохозяйственных и лесных отходов;
- обеспечивает высокоэффективную очистку сточных вод от токсичных соединений;
- снижает затраты на водоочистку за счёт многоразового использования адсорбентов;
- способствует реализации принципов циркулярной экономики в сфере водоподготовки.
Этот подход открывает новые возможности для экологически безопасной и экономически выгодной переработки промышленных стоков, сочетая заботу о природе с рациональным использованием вторичных ресурсов.