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

18604Является ли рекордная скидка на Garmin Instinct 3 Solar лучшим предложением ноября? 18603Могла ли детская смесь ByHeart вызвать национальную вспышку ботулизма? 18602Готовы ли банки доверить агентскому ИИ управление деньгами клиентов? 18601Как сезонные ветры создают миллионы загадочных полос на Марсе? 18600Как тело человека превращается в почву за 90 дней? 18599Как ваш iPhone может заменить паспорт при внутренних перелетах по США? 18598Мозговой шторм: что происходит, когда мозг отключается от усталости 18597Раскрыта асимметричная форма рождения сверхновой 18596Скидки Ninja: как получить идеальную корочку и сэкономить на доставке 18595Почему работа на нескольких работах становится новой нормой? 18594Записная книжка против нейросети: ценность медленного мышления 18593Растущая брешь в магнитном щите земли 18592Каким образом блокчейн-транзакции стали новым инструментом для кражи криптовалюты? 18591Что скрывается за ростом прибыли The Walt Disney Company? 18590Является ли ИИ-архитектура, имитирующая мозг, недостающим звеном на пути к AGI?