Ученые СПбГУПТД разработали нетоксичный волокнистый сорбент для фильтрации воды и воздуха

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД) совместно с коллегами из Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова РАН запатентовали способ получения модифицированного углеродного волокнистого сорбента, который способен извлечь из жидкостей и газов ионы тяжелых металлов, красители и другие токсичные вещества. Разработка применима в медицине, бытовых и промышленных фильтрах, защитной экипировке, а также при ликвидации разливов нефте- и маслопродуктов. Производство сорбента станет безопаснее для окружающей среды и инженеров благодаря исключению из технологии токсичных органических растворителей, а также будет дешевле за счет отказа от использования сложного оборудования, такого как печи, прессы и ультразвуковые ванные.

Волокнистые сорбенты представляют собой ткани и нетканые материалы, которые способны поглощать вещества из газовых и жидких сред. Они удобнее в использовании, чем традиционные гранулированные или порошковые аналоги: в отличие от них, волокнистые сорбенты гибкие, не пылят, быстро адсорбируют и обладают большей емкостью. Это позволяет использовать их в качестве мембран, фильтрующих вставок, элементов защитной одежды или респираторов. Повысить эффективность таких сорбентов можно за счет модификации, которая улучшит их селективность, емкость и специфичность. Однако сделать это без потери структуры или использования токсичных растворителей сложно.

Ученые СПбГУПТД запатентовали свой метод модификации углеродного волокнистого сорбента без применения небезопасных веществ, предложив использовать специальный водный раствор, содержащий особую форму углерода — фуллерен. Такой раствор исследователи создали за счет перемешивания вещества с водой и выдерживания при комнатной температуре.

Разработанный нами сорбент “вытягивает” загрязнения из разных сред. Опыты показали, что из воды он способен захватить ионы тяжелых металлов, например, меди, а также органические красители, такие как метиленовый голубой, а также токсичные примеси. Воздух он очистит от легколетучих органических соединений, например, паров толуола, — рассказала и.о. заведующего кафедрой наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А.И. Меоса СПбГУПТД Ольга Асташкина.

По сравнению с аналогичными решениями, разработка ученых СПбГУПТД не требует применения токсичных органических растворителей, ультразвуковой обработки, высокотемпературного обжига или прессования. Предложенный волокнистый сорбент проходит через водный раствор фуллерена, частицы углерода закрепляются на волокнистом сорбенте, а затем он сушится при температуре 105-115°С.

По данным тестов, нанесение водорастворимого фуллерена также усиливает адсорбционную активность материала, то есть его способность поглощать вещества из окружающей среды. Так, адсорбционная активность по йоду доходит до 105%, что соответствует 1050 мг поглощенного вещества на грамм сорбентаи подтверждает высокую эффективность фуллереновой модификации, — пояснила аспирант кафедры наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А.И. Меоса СПбГУПТД Ольга Кудринская.

Разработанный углеродный волокнистый сорбент может стать основой для медицинских и химических респираторов нового поколения, бытовых и промышленных водяных фильтров с увеличенным ресурсом работы и защитной экипировки для работников вредных производств.

Фото: СПбГУПТД

Источник: Минобрнауки России