Химики Санкт-Петербургского университета разработали метод очистки воды от органических соединений с использованием наночастиц на основе оксида олова методом фотокатализа.
Схематичная иллюстрация подхода к разработке материала с фотокаталитической активностью против органических загрязнителей и бактерий
Загрязнение воды — одна из острых экологических проблем современности. Из-за высоких темпов развития промышленности и увеличения объемов сточных вод ухудшается экология водных объектов, поэтому ученые активно работают над разработкой новых способов очистки промышленных сбросов, которые позволяли бы быстро и без лишних отходов очищать воду от таких сложных загрязнителей, как органические красители.
Одним из наиболее перспективных методов очистки воды является фотокатализ — процесс, при котором энергия света используется для запуска химических реакций разложения органических соединений до углекислого газа и воды благодаря присутствию катализатора — особого материала в форме наночастиц. До сих пор отсутствовало понимание, что именно определяет эффективность и скорость такой очистки — размеры частиц, особенности их строения и состава. Ученые СПбГУ нашли ответ на этот вопрос.
Химики СПбГУ предложили системный подход, позволяющий подобрать под определенное вещество-загрязнитель наночастицы для использования в фотокаталитических установках для очистки воды. Разработанные материалы проявляют фотокаталитическую активность под действием видимого света от обычных диодных лампочек, которые по всем параметрам дешевле и проще в эксплуатации, чем используемые ранее ультрафиолетовые.
«Мы предлагаем принципиально новый подход, который можно сравнить с системой дорожной навигации. Так, при выборе маршрута до пункта назначения можно пользоваться обычной бумажной картой, самостоятельно прокладывать маршрут в режиме реального времени, ориентируясь на дорожные знаки и обстановку. Мы же предлагаем алгоритм, похожий на современные системы навигации, которые для любой желаемой точки назначения обрабатывают несколько вариантов маршрута, проводят анализ текущей дорожной ситуации и выбирают кратчайших путь. Если раньше материалы для фотокатализаторов подбирались практически наугад, то сегодня этот процесс становится продуманным и обоснованным», — рассказала основной исполнитель проекта, молодой ученый кафедры общей и неорганической химии СПбГУ Анастасия Подурец.
Исследования проводились в рамках проекта, поддержанного грантом Российского фонда фундаментальных исследований «Разработка подходов к компьютерному моделированию процессов роста наночастиц из растворов: теоретическое и экспериментальное исследование на примере диоксида олова — материала с фотокаталитической активностью». Результаты проведенного исследования будут также представлены в рамках защиты диссертации «Взаимосвязь "условия синтеза — морфологические и структурные параметры — фотокаталитические свойства" в допированных ионами 3d-элементов наночастицах диоксида олова».
В рамках работы ученые использовали оборудование ресурсных центров «Инновационные технологии композитных материалов», «Культивирование микроорганизмов», «Методы анализа состава и вещества», «Нанотехнологии», «Вычислительный центр», «Оптические и лазерные методы исследования», «Рентгенодифракционные методы исследования», «Физические методы исследования поверхности» Научного парка СПбГУ.
В работе были использованы наночастицы на основе диоксида олова, содержащего 3d-элементы (кобальт, никель, медь). Научная группа синтеза и исследования наночастиц и наноструктурированных материалов провела масштабное исследование процессов формирования наночастиц и продуктов фотокаталитического разложения загрязнителей в различных условиях. Ученые выяснили, что для создания эффективного катализатора необходимо организовать его синтез таким образом, чтобы сформировалось твердое тело с максимальным количеством кислородных вакансий — дефектов кристаллической решетки, когда в ней отсутствуют отдельные атомы. Именно вакансии и позволяют переносить возникающие пары электрон-дырка на поверхность наночастиц, где они играют основную роль в разрушении молекул загрязнителя. При этом важно, чтобы других дефектов не было слишком много, иначе результат будет противоположным. Разработанный подход был доказан на примере широко используемых органического красителя метиленового синего и антибиотика окситетрациклина.
Исследования методов очистки воды с помощью наночастиц были опубликованы также в научных журналах Materials Chemistry and Physics и Journal of Hazardous Materials.
Помимо фотокатализа, ученые продемонстрировали наличие антибактериальной активности синтезированных наночастиц на примере бактерии E.Coli. Поскольку механизмы разрушения органических молекул похожи на механизмы нейтрализации бактерий, эффективные фотокатализаторы также способны уничтожать соответствующие бактерии.
По словам ученых, данный метод применим и для других загрязнителей: необходимо лишь провести специальные расчеты для понимания, как изменить параметры наночастиц, исходя из вещества-загрязнителя.
Сведения о состоянии и использовании водоохранных зон и о наблюдениях за водными объектами
Сведения представляют предприятия, осуществляющие водопользование.
Порядок представлен...
На очистку от донных отложений екатеринбургского озера Шарташ потребуется 446,2 миллиона рублей. В такую сумму оценили экологическую реабилитацию специалисты Министерст...
Волонтеры Арктики вновь присоединятся к ликвидации поселка Полярный. Экологическая экспедиция намечена на август.
Полярный был полностью расселен в 2004 году. В прошлом году работы по ликвидации м...
Международная команда научных специалистов зарегистрировала рекордный рост температуры морской воды из-за изменения климата. Об этом указано в материалах, опубликованных в журнале Advances in Atmosphe...
Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.
В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.
Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты.
Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».
Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.
Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.
Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.
.gif)
.gif)
.jpg)
