Сорбент из золы очистит воду от токсичных металлов

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, такими как вещества первого класса опасности свинец и кадмий, представляет серьезную угрозу для экосистем и здоровья человека.

Ученые Красноярского научного центра СО РАН разработали композитный материал из микросфер летучих зол для очистки сточных вод от токсичных тяжелых металлов. Такой подход предлагает решение сразу двух проблем: утилизации золошлаковых отходов и очистки окружающей среды от тяжелых металлов I класса опасности, сообщили в пресс-службе центра.

В основе нового композитного материала лежат ценосферы — полые алюмосиликатные микросферы, которые выделяют из летучей золы от сжигания каменного угля. Эти отходы энергетики стали источником кремния для синтеза цеолитоподобного материала, что значительно удешевляет производство сорбента.

Химики проверили, как полученный сорбент «собирает» жидкие токсичные отходы — растворы свинца и кадмия. Сорбенты показали впечатляющие результаты: степень очистки водных растворов от свинца и кадмия достигала практически 100%.

После того как сорбент «насытился» металлами, их можно «запечатать» внутри сорбента при помощи высокой температуры. При нагреве до 1000°C ионы металлов прочно встраиваются в кристаллическую решетку минералоподобных сорбентов. Например, свинец в результате высокотемпературного фазового превращения стабилизируется в кристаллической фазе цирконата свинца. Это превращает токсичные жидкие отходы в инертный твердый материал, пригодный для безопасного и экологичного захоронения.

«Разработанные нами сорбенты можно применять не только для очистки воды от тяжелых металлов, но и для решения задач в атомной энергетике, где необходимо безопасно обезвредить жидкие радиоактивные отходы и изолировать их от окружающей среды. Сорбционно‑минералогический подход, который мы используем в этой разработке, перспективен для очистки сточных вод и безопасного хранения опасных отходов. При этом использование легкодоступного и дешевого вторичного сырья, такого как ценосферы летучих зол — отходы энергетики, для производства высокоактивных сорбентов делает эту технологию экономически выгодной. Таким образом, в нашем подходе одни промышленные отходы используются для ликвидации других, более опасных, с окончательным переводом токсинов в безопасную твердую форму. Наше исследование открывает путь к созданию эффективных и экономичных технологий очистки промышленных стоков», — рассказала Екатерина Кутихина, кандидат химических наук, научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН

Разработанная технология открывает путь к созданию экономичных систем очистки для металлургической, химической и горнодобывающей промышленности и перспективна для применения в ядерной энергетике.

Результаты исследования опубликованы в Журнале Сибирского федерального университета. Химия.