Как использовать магнитные наночастицы для очистки воды от красителей

Специалисты Университета науки и технологий МИСИС с учеными из РНИМУ им. Н.И. Пирогова разработали новую технологию очистки воды от органических красителей. Для этого используются наночастицы феррита кобальта, сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.

«Исследователи НИТУ МИСИС синтезировали мезопористые наночастицы феррита кобальта, которые поглощают различные органические красители в зависимости от размера пор. Разработка открывает новые возможности для очистки промышленных сточных вод без дополнительной химической модификации сорбента. Важная особенность материала — он не теряет эффективности после множества циклов использования», — отметили в пресс-службе.

Органические красители — один из наиболее распространенных классов загрязнителей водных сред. Они поступают в сточные воды текстильных, фармацевтических и химических производств и с трудом поддаются традиционным методам очистки. Существующие магнитные наноадсорбенты требуют химической обработки поверхности наночастиц для эффективного

связывания загрязнителей: такие покрытия ограничивают спектр улавливаемых веществ, усложняют эксплуатацию систем очистки и последующую регенерацию сорбента.

Главное — внутренняя структура

Авторы исследования доказали, что модификация поверхности наночастиц необязательна. Достаточно правильно выстроить их внутреннюю структуру — именно она определяет, какой краситель и каким способом будет поглощен.

Ученые синтезировали стержневые наночастицы феррита кобальта — крошечные магнитные палочки, пронизанные порами двух типов: мелкими (до 10 нанометров) и крупными (до 50 нанометров). Соотношение пор регулировали скоростью нагрева при обжиге матрицы, из которой затем получались наночастицы: чем медленнее, тем больше мелких пор. После очистки воды наночастицы из нее можно моментально извлечь обычным магнитом. На испытаниях наночастицы успешно справились с тремя наиболее ходовыми красителями: метиленовым синим, метиловым оранжевым и эриохромом синим.

«Разработка меняет сложившееся представление о том, что главное в сорбенте — это химия поверхности. Архитектура пор играет не менее важную роль. В будущем предприятия смогут использовать сорбенты, настроенные на конкретные загрязнители, что проще, дешевле и надежнее в реальных условиях производства. Кроме того, красители имеют разное строение молекул и, попадая в воду, приобретают разный заряд, благодаря чему они — удобная платформа для изучения процессов адсорбции», — рассказал заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ МИСИС Максим Абакумов.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России по программе «Приоритет 2030». Результаты опубликованы в журнале Journal of Colloid and Interface Science.

Источник: Пресс –служба НИТУ МИСИС