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.