Новые виды сорбционных материалов и водоочистные сооружения на их основе | РАСПП

Основным практическим результатом реализуемого проекта станет разработка наноструктурных сорбентов, позволяющих эффективно очищать воду от широкого класса химических и микробиологических загрязнений в диапазоне температур от 0 до 500 С, а также создание на их основе мобильных водоочистных систем, работающих без применения электричества.

Автоматически это повлечет за собой резкое сокращение использования пластиковой тары для розлива воды. Как известно пластик плохо разлагается и в настоящее время представляет собой большую угрозу окружающей среде.

Сорбент для очистки воды от ионов тяжёлых металлов и ионов мышьяка

Назначение: Получение химически чистых водных сред. Применяется для очистки и доочистки воды из централизованных и нецентрализованных систем водоснабжения (подземных и поверхностных источников) от ионов и солей тяжёлых металлов (кадмий, свинец, молибден, медь, железо, цинк, марганец, ртуть) и мышьяка.

Краткое описание: В результате выполнения научно-исследовательской работы был разработан способ приготовления универсальных сорбентов, эффективно очищающих воду, не только от ионов и солей тяжёлых металлов, но также от ионов и солей мышьяка, с концентрациями в десятки - сотни раз превышающими ПДК для питьевой воды.

Разработанный материал представляет собой пористый синтетический носитель, модифицированный наночастицами оксигидроксида железа.

Очистка воды сорбентом основано на сочетании электрокинетической адсорбции, Ван-дер-ваальсовой адсорбции, химической сорбции и механической фильтрации, что существенно расширяет диапазон типов веществ и частиц, которые могут удаляться из водной среды. Разработанные сорбенты способны адсорбировать ионы, размер которых во много раз меньше среднего размера пор сорбента в широком диапазоне значений рН.

Разработанные сорбенты представляют собой порошкообразную массу, состоящую из гранул неправильной формы с включениями различного оттенка. Цвет может варьироваться от светло-коричневого до тёмно-коричневого. Удельная поверхность, м2/г - до 200. Насыпная плотность, г/см3 от 0,85 до – 1,21 (в зависимости от гранулометрического состава). Гранулометрический состав варьируется от 0,5 до 4 мм.

Сорбент для очистки воды от мышьяка

Назначение: Очистка водных сред от ионов и солей мышьяка. Применяется для очистки и доочистки воды из централизованных и нецентрализованных систем водоснабжения (подземных и поверхностных источников) от ионов и солей мышьяка.

Краткое описание: В результате выполнения научно-исследовательской работы был разработан способ приготовления сорбентов, эффективно очищающих воду от ионов мышьяка, с концентрациями в десятки - сотни раз превышающими ПДК для питьевой воды.

Разработанный материал представляет собой смесь синтетического и минерального носителей модифицированных оксигидроксидом железа.

Сорбция химических загрязнений на разработанном сорбционном материале происходит за счёт образования сорбционными центрами внешнесферных и внутрисферных комплексов с ионами, улавливаемыми из водных сред. Данные виды комплексов различаются как по типу связи, так и по заряду ионов, их образующих.

По определению, внутрисферные комплексы образуются, если имеет место химическая связь между сорбированным ионом и ионом на поверхности сорбента. В данном случае имеет место реакция ионного обмена групп –Н, –ОН на ион загрязнения в водной среде. Во внешнесферных комплексах сохраняется гидратная оболочка сорбированного иона, и молекула воды отделяет его от иона на поверхности сорбента. Главной движущей силой внешнесферной сорбции является притяжение противоположных зарядов, то есть электрокинетический эффект и Ван-дер-Ваальсовы силы. Образование связи возможно с участием поверхностной воды или гидроксилов, в качестве доноров протона для водородной связи.

Кроме того, данные комплексы могут быть образованы адсорбированными ионами противоположных зарядов, так как сорбционные центры на поверхности сорбента, в результате реакций протонирования/депротонирования, могут иметь как положительный, так и отрицательный заряд.

Фильтрсорбенты на синтетических носителях для очистки воды от бактерий и вирусов 

Назначение: Холодная стерилизация водных сред.

Применяются для получения микробиологически чистой питьевой воды из систем централизованного и нецентрализованного водоснабжения (поверхностных и подземных источников), в том числе в бытовых, походных и экстремальных условиях. Доочистка питьевой воды в бытовых многоступенчатых системах. Для концентрирования, транспортировки вирусов и бактерий, стерилизующей фильтрации водных сред для научно-исследовательских целей.    

Краткое описание: В результате выполнения научно-исследовательской работы были получены наноструктурные фильтрсорбенты, задерживающие на своей сорбционной поверхности не только бактерии, но и самые мельчайшие вирусы (с концентрацией до 107 БОЕ/мл) из заражённых водных сред.

Новые фильтрсорбенты представляют собой материалы, с модифицированной зарядом поверхностью. Активным компонентом, нанесённым на волокнистую и порошкообразную основы, являются нановолокна оксигидроксида алюминия иммобилизованные на поверхности носителей в виде частиц несферической формы, имеющих ширину около 2 нм и длину 50-200 нм. Изготавливается в виде гранул размером от 0,001 мм до 0,5 мм. Насыпная плотность, г/см3 – 1,02 - 1,22.