Рассказывают чешские ученые: стеклянные шарики очищают сточные воды
Известные и простые вещества могут иметь инновационное применение. Ученые из Института физической химии Ярослава Гейровского в Академии наук выяснили, что стеклянные шарики способны очищать воду и разлагать загрязняющие вещества.
«Это маленькие белые легкие шарики. Их можно взять в ладонь, насыпать на поверхность воды, и они не тонут, создавая тонкий слой на поверхности. Их основа – вспененное переработанное стекло. Этот материал обычно используется как теплоизоляция в строительстве и подобных областях», –рассказывает сотрудница института Ленка Белгачова.
Если такие шарики добавить в сточные воды, они останутся плавать на поверхности, но под воздействием солнечного или ультрафиолетового излучения начнут разлагать загрязнения, содержащиеся в воде.
Под микроскопом шарики выглядят как крошечные планеты – белые, пористые, с мерцающим покрытием. Все они имеют разные размеры, но их состав одинаков: внутри стекло, снаружи – слой диоксида титана. Именно это вещество работает фотокатализатором и очищает воду. Диоксид способен разлагать антибиотики, пестициды и другие устойчивые соединения. «Мы проверяли 14 разных веществ – и все сработало», – говорит Ленка Белгачова.
Из лаборатории в реальность
Эффективность метода можно легко проверить на солнце. «Мы вели работы летом. Поскольку шарики разлагают даже пластик, пришлось использовать эмалированную посуду. Помню, когда я выходила во двор с эмалированной кастрюлей, коллеги шутили и спрашивали, что это я там варю», – вспоминает Белгачова.
Соединив три коммерчески доступных материала в один очищающий шарик, команда Белгачовой решила давнюю проблему фотокатализа сточных вод.
«То, что диоксид титана умеет очищать воду, известно давно. Однако долго не получалось придумать, как надежно закрепить химическое вещество так, чтобы не приходилось потом удалять его из воды. Нам удалось найти подходящий носитель», – отмечает Белгачова.
Сейчас команда ученых готовит пилотные испытания и ведет переговоры с водоканалами и очистными станциями.
«Мы знаем, что технология работает, но нужно проверить ее в реальных условиях. Так мы подберем оптимальную концентрацию и параметры», – поясняет Белгачова.
По словам ее коллеги Иржи Трнки, ученые также ищут партнера для возможной коммерциализации. «Есть два пути: либо найти партнера, который поможет на этапе испытаний без претензий на дальнейшее использование технологии, либо компанию, готовую испытать и внедрить решение на практике на основе нашего ноу-хау», – говорит он.
Если технология подтвердит свою эффективность в промышленных условиях, она может стать доступной и дешевой альтернативой существующим методам очистки.
Сегодня в Чехии очистка сточных вод осуществляется по многоступенчатой схеме:
- Механическая очистка: первый этап, на котором с помощью решеток, сит и отстойников удаляются крупные загрязнения – песок, ил, жиры, твердые частицы.
- Биологическая очистка: на втором этапе микроорганизмы (бактерии) расщепляют органические вещества.
- Химическая очистка используется для удаления специфических загрязнений, таких как фосфаты, тяжелые металлы, некоторые соединения, не удаляемые биологически.
- Терциарная (третья) очистка: когда требуется очень высокое качество очистки, применяются передовые технологии – мембранная фильтрация, активированный уголь, обеззараживание ультрафиолетом или озоном. Эти методы особенно актуальны для удаления микропримесей – медикаментов, пестицидов и других сложно выводимых веществ.
Почему это важно
Методы очистки сточных вод, используемые сегодня в Чехии, не способны полностью удалить микрозагрязнения – остатки лекарств, антибиотиков и пестицидов, которые попадают в канализацию из домов, больниц и сельскохозяйственных предприятий.
Оставаясь в воде, химические вещества возвращаются в природные экосистемы, а антибиотики способствуют формированию устойчивых к лечению бактерий. Поэтому удаление таких соединений из природных и сточных вод становится не только экологической, но и важной медицинской проблемой. Новая технология с фотокаталитическими шариками нацелена именно на такие «трудноуловимые» загрязнения.