СФУ: ученые РФ и КНР предложили мощные сорбенты для очистки сточных вод
В рамках междисциплинарного исследования, проведенного специалистами Сибирского федерального университета (СФУ) и Института высоких технологий Академии наук провинции Хэйлунцзян (КНР), были изучены два типа сорбентов: углеродные, полученные из бурых углей с использованием метода газификации, и алюмосиликатные, синтезированные из промышленных отходов. Основной целью данного исследования являлось повышение абсорбционной активности сорбентов, разработка органоминеральных композитов, а также активация сорбентов с применением кавитационной технологии.
Кавитация представляет собой метод интенсификации физико-химических процессов в жидкостях, основанный на гидродинамической кавитации, возникающей под воздействием высокоэнергетических полей давления и температуры. В Политехническом институте СФУ была разработана и запатентована суперкавитационная установка, предназначенная для опреснения и обеззараживания морской воды, а также для очистки водоёмов от водорослей, улучшения технологии получения графена и активации сорбентов, используемых для очистки сточных вод.
Владимир Кулагин, заведующий кафедрой теплотехники и гидрогазодинамики СФУ, пояснил, что кавитационные процессы приводят к образованию пузырьков размером 20-50 микрон, которые при схлопывании создают высокие давления и локальные температуры. Эти условия способствуют улучшению реакции воды с различными веществами, что является ключевым фактором в повышении эффективности сорбентов.
Ольга Дубровская, доцент кафедры инженерных систем, зданий и сооружений СФУ, отметила, что сорбенты подвергаются кавитационной обработке, в результате которой происходит их измельчение и повторная обработка. Это приводит к формированию новых поровых структур и возникновению отрицательно заряженного слоя на поверхности сорбентов, что значительно повышает их эффективность в процессах хемосорбции загрязняющих веществ.
Кавитационная активация сорбентов занимает около десяти минут, в то время как традиционные методы, такие как кислотная обработка, требуют трех суток и последующей специальной утилизации. Полученные сорбенты находят применение в гранулированной форме для очистки воды и воздуха, а также в виде водоугольной суспензии для обработки питьевой и сточной воды.
Дубровская подчеркнула, что водоугольная суспензия, разработанная в СФУ, не только улучшает органолептические свойства воды, устраняя запахи и органические примеси, но и сохраняет свою стабильность в течение трех суток, что делает её перспективным решением для широкого спектра применений.
Суперкавитационная установка, разработанная Владимиром Кулагиным, функционирует по принципу высокоэнергетического смесителя и основана на явлении кавитации, впервые описанном в конце XIX века. Кавитационная обработка находит применение в различных областях, включая производство сорбентов, биотоплива, пищевой продукции и наноматериалов, что подчеркивает её универсальность и значимость в современной науке и промышленности.