Разработан нанофильтр для очистки воды от опасных красителей

Ученый из Российского университета дружбы народов совместно с коллегами из Индии и Кореи создал нанофильтр для очистки воды от синтетических красителей. Композит на основе графена может быстро удалить до 100% вредных соединений из воды. При этом его можно использовать до семи раз без потери эффективности. Синтез же самого нанофильтра проходит экономично и экологично.

Синтетические красители применяют в промышленной химии и фармацевтике. Они попадают в сточные воды вместе с другими отходами производств и загрязняют окружающую среду. Существующие методы очистки воды не вполне практичны, так как предлагаемые адсорбенты обычно одноразовые и работают медленно. 

Поэтому ученые продолжают искать эффективные и экологичные решения этой проблемы. Химик РУДН совместно с коллегами из Индии и Кореи предложил многоразовый нанокомпозит на основе графена, который может быстро впитывать красители из воды.

«Во всем мире сброс органических красителей от производства кожи, косметики, текстиля, бумаги и прочего приводит к серьезному загрязнению водных ресурсов и наносит большой ущерб здоровью человека и водной системе. 

Эти красители не разлагаются и вызывают у людей рвоту, ожоги глаз, диарею и тошноту, а также оказывают канцерогенный эффект. Композиты из оксида графена могут удалять подобные загрязняющие вещества из воды», — рассказал Винод Кумар, PhD, профессор РУДН.

Химики создали адсорбент из оксида графена (GO) и оксида марганца (MnO2). Синтез нанокомпозита проходит быстро и экологично — в один этап, в водном растворе при температуре 120℃. Структуру и химические свойства адсорбента ученые исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии и спектроскопии. 

Чтобы проверить его эффективность, химики растворили в воде красители — метиловый оранжевый и метиленовый синий. Первый относится к катионным красителям, второй — к анионным. 50 мг адсорбента помещали в 50 мл раствора с начальной концентрацией загрязнителя 150 мг на литр. В течение пяти часов химики периодически измеряли уровень загрязнения воды.

Адсорбент успешно удалил 50,48% метилового оранжевого и 85,35% метиленового синего уже через пять минут действия. Через час загрязнителей в воде практически не осталось — адсорбент впитал 94—100% красителей. Один грамм адсорбента оказался способен удержать 149 мг метилового оранжевого и 178 мг метиленового синего. Комплекс также оказался многоразовым. Эффективность удаления загрязнителей не опустилась ниже 90% даже через 7 циклов использования.

«Исходя из экспериментальных результатов, синтезированный адсорбент можно использовать для очистки воды путем фильтрации. Учитывая низкую стоимость и более высокий адсорбционный потенциал, нанокомпозиты GO-MnO2 станут перспективными кандидатами для одновременного удаления катионных и анионных красителей из загрязненной воды для очистки воды», — прокомментировал Винод Кумар.