Ssylka

Как нанотехнологии решают проблему загрязнения грунтовых вод ураном и мышьяком?

Исследовательская группа под руководством профессора Луань Фубо из Исследовательского центра эко-экологических наук Китайской академии наук разработала революционный метод очистки грунтовых вод от опасных загрязнителей. Результаты их работы, опубликованные в престижном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, демонстрируют эффективность наночастиц диоксида титана (TiO₂) для одновременного удаления мышьяка и урана из воды.
Как нанотехнологии решают проблему загрязнения грунтовых вод ураном и мышьяком?
Изображение носит иллюстративный характер

Загрязнение грунтовых вод мышьяком и ураном представляет серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья населения во многих регионах мира. Длительное воздействие этих элементов связано с развитием рака, повреждением почек и другими хроническими заболеваниями. Традиционные методы очистки обычно нацелены на удаление только одного загрязнителя, что значительно снижает их эффективность при одновременном присутствии обоих элементов из-за конкурентной адсорбции.

Ключевое открытие исследователей заключается в том, что наночастицы TiO₂ способны эффективно адсорбировать как As(V), так и U(VI) одновременно. Более того, присутствие урана значительно усиливает адсорбцию мышьяка, повышая эффективность удаления в 3,4 раза. Общая эффективность очистки составляет более 99% для обоих загрязнителей, что позволяет снизить их концентрацию ниже предельно допустимых значений, установленных Всемирной организацией здравоохранения для питьевой воды.

Механизм этого явления основан на формировании тройного поверхностного комплекса [Ti–U(VI)–As(V)]. Процесс происходит следующим образом: ионы арсената вытесняют карбонатные лиганды в уранил-карбонатных комплексах, адсорбированных на поверхности TiO₂. Для подтверждения этого механизма ученые использовали методы спектроскопии in situ ATR-FTIR и квантово-химические расчеты в рамках теории функционала плотности (DFT).

Предложенный метод обладает рядом существенных преимуществ. Он эффективен в типичных условиях грунтовых вод и не требует создания специальных условий для очистки. Адсорбент на основе TiO₂ может быть регенерирован и использован повторно несколько раз, что значительно снижает затраты на очистку. Для восстановления адсорбционных свойств материала достаточно обработать его мягким раствором гидроксида натрия.

Экономическая эффективность, масштабируемость и экологическая безопасность делают этот подход особенно привлекательным для практического применения в системах очистки воды. Технология может быть внедрена как в крупных промышленных установках, так и в небольших локальных системах очистки в районах с ограниченным доступом к чистой воде.

Исследование профессора Луань Фубо и его коллег открывает новые перспективы в области очистки воды и демонстрирует потенциал нанотехнологий для решения глобальных экологических проблем. Возможность одновременного удаления нескольких опасных загрязнителей с высокой эффективностью представляет собой значительный шаг вперед в обеспечении населения безопасной питьевой водой.


Новое на сайте

16948Почему символ американской свободы был приговорен к уничтожению? 16947Рукотворное убежище для исчезающих амфибий 16946Какую тайну хранит жестокая жизнь и загадочная смерть сестер каменного века? 16945Скрывает ли Плутон экваториальный пояс из гигантских ледяных клинков? 16944Взгляд на зарю вселенной телескопом Джеймса Уэбба 16943От сада чудес до протеина из атмосферы 16942Кратковременный сон наяву: научное объяснение пустоты в мыслях 16941Спутники Starlink создают непреднамеренную угрозу для радиоастрономии 16940Аутентификационная чума: бэкдор Plague год оставался невидимым 16939Фиолетовый страж тайских лесов: редкий краб-принцесса явился миру 16938Хроники мангровых лесов: победители фотоконкурса 2025 года 16937Танцевали ли планеты солнечной системы идеальный вальс? 16936Ай-ай: причудливый лемур, проклятый своим пальцем 16935Как рентгеновское зрение раскрывает самые бурные процессы во вселенной? 16934Уязвимость нулевого дня в SonicWall VPN стала оружием группировки Akira