Ученые Южно-Уральского государственного университета и Университета Белграда (Сербия) предлагают быстрый и эффективный способ очистить сточные воды. Специалисты объясняют, что современных физико-химических методов недостаточно из-за высокого содержания в воде токсичных загрязняющих веществ. Проблему загрязнения воды усугубляет чрезмерное использование человеком химических средств защиты растений, фармацевтических препаратов, лекарственных средств, пищевых добавок, текстильных красителей.
Помочь способны технологии AOP (Advanced Oxidation Processes – улучшенного процесса окисления), но использовать их слишком дорого, а внедрение требует длительного времени. До этого момента ученые Университета Белграда и ЮУрГУ предлагают применять диоксид хлора (ClO2).
О полезных свойствах этого вещества известно давно. Его используют для дезинфекции питьевой и сточной воды. Однако для удаления из воды хлорацетамидных гербицидов диоксид хлора ранее не применялся. Исследователей, в числе которых профессор Университета Белграда и по совместительству старший научный сотрудник кафедры экологии и химической технологии химического факультета ИЕТН ЮУрГУ Драган Манойлович, а также декан факультета Вячеслав Авдин, это вещество привлекло как «зеленый», то есть дружелюбный к окружающей среде реагент. Ученые предлагают получать диоксид хлора из двух химически стабильных твердых компонентов в виде порошка. Технология даже безопаснее, чем применение бытовой химии. Компоненты диоксида хлора в таком виде можно безопасно транспортировать на любые расстояния и быстро применять. Реагент за короткий срок возвращает в норму процесс фотосинтеза в воде и обогащает ее кислородом.
– Для определения степени деградации загрязнителей, эффективности и путей реакций мы использовали современное лабораторное оборудование. Проводили высокоэффективную жидкостную хроматографию, анализ общего органического углерода, газовую хроматографию с масс-спектрометром. Для определения экотоксичности применяли тест с Daphnia magna. Первая часть эксперимента состояла в изучении эффективности разложения пестицидов в деминерализованной воде. После получения хороших результатов эксперимент повторили с реальными пробами воды. После добавления диоксида хлора в загрязненную воду происходил процесс окисления и оставались только небольшие количества сульфата натрия и хлорида натрия. Это нейтральные полностью безвредные неорганические соли, – рассказывает профессор Манойлович.
Исследуемым образцом была вода из реки Савы в водозаборе Белградского водоканала. Такой гербицид, как петоксамид, полностью разложился, токсичность метазахлора заметно снизилась. Положительный результат показал, что заинтересованные в очистке сточных вод организации могут уже сейчас использовать предложенный учеными Университета Белграда и ЮУрГУ метод. С его помощью можно улучшить разложение стойких соединений и загрязнений органического происхождения. Однако специалисты считают, что прежде чем окислять стоки диоксидом хлора, нужно изучить состав воды.
Статья о применении диоксида хлора для очистки сточных вод опубликована в журнале Environmental Monitoring and Assessment (индексируется Scopus).
На этом работа над методами очистки сточных вод не заканчивается. Ученые планируют исследовать реагенты, которые эффективно воздействуют на трудноразлагаемые загрязняющие вещества. Один из вариантов – добавить в диоксид хлора катализаторы на основе диоксида титана TiO2. Они очень эффективны, но их действие ограничено, поэтому катализаторы необходимо заменять или регенерировать. Кроме того, некоторые из них действуют в узком диапазоне pH. Работать над этим вопросом исследователи ЮУрГУ будут совместно с сербскими коллегами. У них разные подходы к синтезу катализаторов на основе диоксида титана, и это открывает возможности для плодотворного научного сотрудничества.
