loader
19 Янв 2021 / Очистка стоков /

Очитка сточных вод при помощи солнечной энергии

Очитка сточных вод при помощи солнечной энергии

Учеными университета Нижегородского госуниверситета им. Н. И. Лобачевского разработано новейшую модель структуры соединений, которая имеет фотокаталитические свойства.

Сами авторы данного исследования заявляют о том, что полученные результаты позволяют получить новые возможности в части использования солнечной энергии в работе сточных очистных сооружений.

Важно подчеркнуть, что органические загрязнители, в частности, пестициды, фенол, циклические ароматические углероды, полихлорированные дифенилы, попадают в сточные воды в результате хозяйственной деятельности, которую ведет человек. Перечисленные химические вещества и их соединения оказывают на экосистему и, как следствие, здоровье человека, негативное воздействие. Именно по этой причине важны эффективные меры, которые позволяет обеспечить качественную очистку стоков.

Данная проблема является актуальной на сегодняшний день, поэтому ученые во всем мире работают над тем, чтобы сделать систему очистки воды максимально эффективной, Наряду с проектированием систем водоснабжения выполняется проектирование локальных очистных сооружений, очистных сооружений канализации и др.

Один из методов – фотокаталитическое разложение ядов и химикатов органического происхождения. Под фотокатализом понимают ускорение прохождения химической реакции за счет того, что используется фотокатализатор (специальное вещество, которое попадает со светом). Поглощая энергию света, некоторые фотокатализаторы ускоряют окисление веществ органического происхождения. Данный метод может использоваться в работе сооружений, которые обеспечивают очистку сточных вод.

На сегодняшний день промышленные сооружения стоков используют диоксид титана, потому что его стоимость доступная, но реакция на видимый свет имеет достаточно узкий диапазон, из-за чего эффективность данной методики в значительной мере снижается.

Учеными университета Лобачевского было проведено синтез некоторых веществ, в ходе экспериментов удалось подтвердить их фотокаталитические возможности.

Так Диана Фукина, которая является младшим научным сотрудником лаборатории технологии высокочистых материалов НИИ химии данного университета, говорит о том, что полученные результаты экспериментов показали особенности соединений, которые относятся к типу β-пирохлора, что позволило предложить новую модель строения, на основании которой было составлено прогноз и проведено синтез новых соединений с теллуром. Удалось получить фотокализаторы, отвечающие критериям, которые выдвигаются к зонной структуре материала, чтобы выполнялись соответствующие реакции, но одновременно с тем являются стабильными в водных растворах и органических растворителях, чем достигается их продолжительное использование.

Исследователям удалось сделать теоретическое обоснование реакций, в хоте которых возможна фотокатализация полученных материалов, была определена их зональная структура (взаимное расположение границ зоны проводимости и валентной зоны). Чтобы проверить измерения, был проведен эксперимент, для которого использовали метиленовый синий. Результаты показали, что 2 из 4 соединений, которые получили, а именно CsTeMoO6 и RbTe1.5W0.5O6, обеспечивают успешное разложение красителя за 8 часов, при этом соединение CsTeMoO6 разложилось полностью, а RbTe1.5W0.5O6 на 50 %.

Фукина также подчеркнула, что указанные соединения, которые удалось получить, обеспечивают работу в видимом световом диапазоне. Если говорить проще, энергия солнечных лучей может напрямую использоваться, чтобы запустить реакции фотокаталитического окисления. Если использовать данные материалы в странах, где целый день солнечная активность высокая, чтобы активировать данный процесс не потребуются дополнительные затраты энергоресурсов. Таким образом, будет достигаться экономия, если сравнить с методом, где используется диоксид титана.

Также Фокина пояснила, что сегодня для всего мира важно повысить эффективность фотокаталитического процесса, поэтому ведущие учены разных стран прикладывают огромные усилия, чтобы найти лучшие способы. К примеру, такой метод модификации оксида титана введением в него серебра делает процесс активнее, но значительно усложняет и удорожает его. Что касается соединений нашей разработки, некоторые компоненты хоть и более дорогие, чем оксид титана, но сам синтез несложный, не нужны модификации. Именно поэтому соединения, которые имеют более сложный состав, намного привлекательнее для практического использования, чем соединения из драгоценных металлов, к тому же синтезировать их намного проще.

На сегодняшний день группа ученых продолжает более детально исследовать процессы фотокататалитического разложения органических соединений, используя те данные, которые уже имеются. Это необходимо для определения того, как будет проходить модификация соединений, какие нужны условия и для каких процессов их лучше применять, чтобы достигнуть максимальной эффективности при проектировании генерального плана предприятий, выполняющих очистку сточных вод.

Комментариев нет

Оставьте свой комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *