Томские ученые разработали гидрогель из пищевых отходов для очистки воды от тяжелых металлов
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Университета Бравиджая (Индонезия) разработали гидрогель на основе пищевых отходов для очистки воды от тяжелых металлов. Для создания нового функционального материала они использовали полисахариды, полученные из фруктов. Результаты исследований показали, что гидрогель абсорбирует до 70 % вредных веществ.
Методы, основанные на адсорбции — концентрировании веществ на поверхности или в микропорах твердого тела — считаются наиболее перспективными для очистки воды от загрязнителей. Одними из самых эффективных адсорбентов являются гидрогели. Они представляют собой гидрофильные, нерастворимые полимеры, обладающие высокой способностью к набуханию, благодаря чему могут поглощать большой объем водного раствора внутри своей трехмерной структуры.
Предложенный авторами органический гидрогель нетоксичен, обладает хорошими адсорбционными свойствами и невысокой себестоимостью. В качестве исходного сырья ученые использовали бананы, яблоки и апельсины, из которых с помощью метода ультразвуковой экстракции извлекли полисахариды. Полученный экстракт в виде сухого порошка смешали с кросслинкером и получили гидрогель.
«Следующим этапом исследований стали испытания. Для них мы взяли воду с содержанием тяжелых металлов — свинца, кадмия, хрома, мышьяка, ртути и кобальта — разной концентрации (от 50 до 300 миллиграмм). Проверяли способность гидрогеля абсорбировать металлы как по одному, так и в составе раствора. Результаты показали, что вне зависимости от количества вредных веществ и состава воды гидрогель способен очистить жидкость от 70 % металлов. Это позволяет в перспективе использовать его, например, в фильтрах и установках для очистки воды», — рассказал один из авторов разработки, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Антонио Ди Мартино.
Испытания гидрогеля проходили двумя методами. В первом случае гидрогель просто помещали в загрязненную воду. Для очистки литра воды потребовалось 2 грамма гидрогеля, а время, затраченное на адсорбцию, составило около часа. Во втором — гидрогель помещали в колонку, через которую пропускали загрязненную воду. Таким способом получилось очистить до 20 миллилитров воды за минуту. Оба метода показали высокую эффективность. При этом, использовать одну порцию гидрогеля можно до пяти раз.
На следующем этапе ученые планируют оценить способность гидрогелей удалять различные тяжелые металлы в реальных условиях — из загрязненных вод Томской области и острова Ява в Индонезии.
Проект реализуется при поддержке гранта Минобрнауки России на проведения совместных научных исследований российскими вузами и университетами стран Юго-Восточной Азии.