Даследаванне дазволіла стварыць новы матэрыял, які можа адсарбаваць паветра і вады забруджвальных рэчываў і можа стаць недарагой устойлівай альтэрнатывай актываванаму вугалю, які выкарыстоўваецца ў цяперашні час
Забруджванне робіць наш планеты зямля, вады, паветра і іншыя кампаненты навакольнага асяроддзя брудныя, небяспечныя і непрыдатныя для выкарыстання. Забруджванне выклікаецца штучным увядзеннем або паступленнем забруджвальніка(-й) у прыроднае асяроддзе. Забруджванне бывае розных відаў; прыклад зямлі забруджванне у асноўным выкліканы бытавымі адходамі або смеццем і прамысловымі адходамі камерцыйных кампаній. вада забруджванне ўзнікае пры трапленні старонніх рэчываў вады ўключаюць хімікаты, сцёкавыя вады вады, пестыцыды і ўгнаенні або металы, такія як ртуць. Забруджванне паветра выклікана часціцамі ў паветры ад спальвання паліва, такімі як сажа, якая змяшчае мільёны дробных часціц, якія лунаюць у паветры. Іншым распаўсюджаным тыпам забруджвання паветра з'яўляюцца небяспечныя газы, такія як дыяксід серы, угарны газ, аксід азоту і пары хімічных рэчываў. забруджванне паветра можа таксама прымаць форму парніковых газаў (такіх як вуглякіслы газ або дыяксід серы) і спрыяць пацяпленню нашага планета праз парніковы эфект. Іншы тып забруджвання - гэта шумавое забруджванне, калі гук з самалётаў, прамысловасці або іншых крыніц дасягае шкоднага ўзроўню.
Нягледзячы на сур'ёзныя намаганні, якія былі зроблены за апошнія гады па ачыстцы навакольнага асяроддзя, забруджванне застаецца сур'ёзнай праблемай і нязменна пагражае здароўю, закранаючы 200 мільёнаў чалавек ва ўсім свеце. Праблемы, бясспрэчна, найбольшыя ў краінах, якія развіваюцца, дзе традыцыйныя крыніцы забруджвання, такія як прамысловыя выкіды, дрэнныя санітарныя ўмовы, неадэкватнае абыходжанне з адходамі, забруджаныя вады пастаўкі і ўздзеянне забруджвання паветра ў памяшканнях ад паліва з біямасы ўплывае на вялікую колькасць людзей. Аднак нават у развітых краінах забруджванне навакольнага асяроддзя захоўваецца, асабліва сярод бедных слаёў грамадства. Хоць рызыкі звычайна вышэй у краінах, якія развіваюцца, дзе беднасць, эканамічныя абмежаванні для прыняцця тэхналогій і слабасць экалагічнага заканадаўства ў спалучэнні выклікаюць высокі ўзровень забруджвання. Гэты рызыка ўскладняецца яшчэ і небяспечным вады, дрэнныя санітарныя ўмовы, дрэнная гігіена і забруджванне паветра ў памяшканнях. Забруджванне аказвае шкоднае ўздзеянне на ненароджаных і падрастаючых дзяцей, а чаканая працягласць жыцця можа быць усяго 45 гадоў з-за раку і іншых захворванняў. Забруджванне паветра і вады з'яўляецца ціхім забойцам і, як мяркуюць, негатыўна ўплывае на наш планета і ў сваю чаргу чалавецтва. Паветра, якім мы дыхаем, мае вельмі пэўны хімічны склад, які на 99 працэнтаў складаецца з азоту, кіслароду, вадзяной пары і інэртных газаў. Забруджванне паветра адбываецца, калі рэчы, якія звычайна не дадаюцца ў паветра. Цвёрдыя часціцы - цвёрдыя часціцы і кроплі вадкасці, якія знаходзяцца ў паветры і вылучаюцца электрастанцыямі, прамысловасцю, аўтамабілямі і пажарамі - зараз паўсюдна распаўсюджаны ў гарадах і нават прыгарадных раёнах. Акрамя таго, мільёны тон прамысловых сцёкаў выкідваюцца ў свет вады кожны год. І цвёрдыя часціцы, і фарбавальнікі вельмі таксічныя для навакольнага асяроддзя, экасістэмы і чалавецтва.
Розныя метады і працэдуры рэгулярна выкарыстоўваюцца для барацьбы з паветрам і вады забруджванне, уключаючы фільтрацыю, іённы абмен, каагуляцыю, раскладанне, адсорбцыю і г.д., і кожны з гэтых метадаў мае розныя паказчыкі поспеху. Калі параўноўваць, то адсорбцыя лічыцца найбольш магчымай з-за яе простасці, лёгкасці ў эксплуатацыі, высокай эфектыўнасці, зручнасці выкарыстання і г. д. Сярод розных адсарбентаў, для зніжэння забруджвання паветра і адходаў вады, актываваны вугаль - найбольш часта выкарыстоўваны адсарбент. Таксама званы актываваны вугаль, гэта форма вугляроду, апрацаваная так, каб мець невялікія пары малога аб'ёму, якія павялічваюць плошчу паверхні, даступную для адсорбцыі або хімічных рэакцый. Фактычна актываваны вугаль з'яўляецца залатым стандартам адсарбентаў. Вуглярод мае прыроднае сродство да арганічны забруджвальныя рэчывы, такія як бензол, якія звязваюцца з яго паверхняй. Калі вы «актывуеце» вугаль, г.зн. распарыць яго пры тэмпературы 1,800 градусаў, ён утварае невялікія пары і кішэні, якія павялічваюць плошчу яго паверхні. Пестыцыды, хлараформ і іншыя забруджвальнікі слізгаюць у адтуліны гэтых сот і моцна ўтрымліваюцца. Акрамя таго, пасля яе дбайнай ачысткі ў вадзе не застаецца вугляроду. На ачышчальных збудаваннях у краінах, якія развіваюцца, такіх як Кітай і Індыя, звычайна выкарыстоўваецца актываваны вугаль. Аналагічным чынам актываваны вугаль валодае адмысловымі ўласцівасцямі, якія дапамагаюць выдаляць з паветра лятучыя злучэнні, пахі і іншыя газападобныя забруджвальнікі. Як гэта працуе даволі проста. Ёсць некалькі недахопаў актываванага вугалю, па-першае, ён вельмі дарагі і мае вельмі кароткі тэрмін прыдатнасці, таму што яго можна выкарыстоўваць толькі да таго часу, пакуль яго поры не запоўніцца - таму вам трэба час ад часу мяняць фільтр. Актываваны вугаль таксама цяжка рэгенераваць, і яго эфектыўнасць з часам зніжаецца. Яны неэфектыўныя пры выдаленні тых забруджванняў, якія альбо не прыцягваюць вуглярод, альбо патагенныя бактэрыі і вірусы.
Эканамічная і ўстойлівая альтэрнатыва
У нядаўнім даследаванні, апублікаваным у Рубежы ў хіміі, даследчыкі стварылі даступны недарагі і ўстойлівы матэрыял для барацьбы з забруджваннем паветра і вады. Гэты новы «зялёны» кіпры матэрыял вырабляецца з цвёрдых адходаў і ў вялікай колькасці арганічны натуральныя палімеры выглядаюць вельмі перспектыўнымі з пункту гледжання адсорбцыі забруджвальных рэчываў у сцёкавых водах і паветры ў параўнанні з актываваным вуглём і пазначаюцца як «эканамічная альтэрнатыва». Гэты новы «зялёны» адсарбент уяўляе сабой камбінацыю шырока распаўсюджанай у прыродзе сыравіны - поліцукрыду пад назвай альгінат натрыю, які можна здабываць з марскіх водарасцяў і багавіння - з прамысловым пабочным прадуктам - пылам кремнезема (пабочным прадуктам перапрацоўкі сплаву крэмнія). Ён быў вельмі лёгка сінтэзаваны і кансалідаваны дзякуючы жэліруючым уласцівасцям альгінату і раскладанню гідракарбанату натрыю з кантраляванай сітаватасцю пры нізкіх тэмпературах і рознай даўжыні маштабу. Для тэставання забруджвання сцёкавых вод у якасці мадэльнага забруджвальніка выкарыстоўваўся сіні фарбавальнік. Было відаць, што новы гібрыдны матэрыял адсарбуе і выдаляе фарбавальнік з эфектыўнасцю каля 94 працэнтаў, што было вельмі абнадзейлівым. Былі выдалены нават вельмі высокія канцэнтрацыі гэтага фарбавальніка. Гэты матэрыял паказаў абнадзейлівыя магчымасці для ўлоўлівання цвёрдых часціц з выхлапных газаў дызельнага паліва. Даследаванне пад кіраўніцтвам доктара Эльзы Бонтэмпі з Універсітэта Брэшыа, Італія, прыйшло да высновы, што гэты матэрыял змог вельмі эфектыўна замяніць актываваны вугаль у сваёй здольнасці захопліваць як дробныя часціцы ў паветры, так і арганічны забруджвальных рэчываў у сцёкавых водах, тым самым зніжаючы забруджванне.
Гэта захапляльная праца, бо гэты новы матэрыял вырабляецца вельмі інавацыйным і недарагім спосабам з багатых у прыродзе палімераў і пабочных прадуктаў прамысловых адходаў, якія ў любым выпадку заўсёды выкідваюцца. Гэты новы матэрыял называецца "арганічны-неарганічны гібрыд» - гэта не толькі нізкі кошт, ён таксама ўстойлівы і аднаўляльны, можа фактычна выцесніць актываваны вугаль і стаць пераважным выбарам. Ён нават спажываў менш энергіі пры вытворчасці («увасобленая» энергія) і, такім чынам, пакідаў значна меншы вугляродны след. Гэты матэрыял таксама самастабілізуецца і не патрабуе тэрмічнай апрацоўкі пры высокіх тэмпературах, а таксама можа быць пашыраны для розных эксперыментаў. Выпрабаванні, якія праводзяцца, таксама паказваюць, што яго можна захоўваць пры навакольных умовах, і ён становіцца больш стабільным з цягам часу, не пагаршаючы наогул. Такім чынам, ён вельмі ўніверсальны і можа мець шырокі спектр прымянення ў фільтрацыі паветра і вады. Гэта спараджае вялікую надзею на барацьбу з забруджваннем паветра і вады і абарону маці-зямлі, а таксама чалавецтва.
***
{Вы можаце прачытаць арыгінальную даследчую працу, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}
Крыніца (я)
Заналеці А і інш. 2019. Новы порысты гібрыдны матэрыял, атрыманы з пылу кремнезема і альгіната для ўстойлівага зніжэння забруджвальных рэчываў. Рубежы ў хіміі. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060
