В результате исследования был получен новый материал, который может адсорбировать загрязнители воздуха и воды и может стать недорогой устойчивой альтернативой используемому в настоящее время активированному углю.
Загрязнение делает землю, воду, воздух и другие компоненты окружающей среды нашей планеты грязными, небезопасными и непригодными для использования. Загрязнение вызвано искусственным внесением или попаданием загрязняющих веществ в естественную среду. Загрязнения бывают разных типов; Например, загрязнение земель вызвано в основном бытовыми отходами или мусором и промышленными отходами коммерческих компаний. Загрязнение воды вызывается попаданием в воду посторонних веществ, включая химические вещества, сточные воды, пестициды и удобрения или металлы, такие как ртуть. Загрязнение воздуха вызывается частицами в воздухе от горящего топлива, такими как сажа, содержащими миллионы мельчайших частиц, плавающих в воздухе. Другой распространенный тип загрязнения воздуха - опасные газы, такие как диоксид серы, монооксид углерода, оксиды азота и химические пары. загрязнение воздуха также может принимать форму парниковых газов (таких как двуокись углерода или двуокись серы) и способствовать потеплению нашей планеты за счет парникового эффекта. Другой тип загрязнения - это шумовое загрязнение, когда звук, исходящий от самолетов, промышленных предприятий или других источников, достигает вредного уровня.
Несмотря на значительные усилия, предпринятые в последние годы для очистки окружающей среды, загрязнение остается серьезной проблемой и создает постоянные риски для здоровья, затрагивая 200 миллионов человек во всем мире. Несомненно, наибольшие проблемы возникают в развивающихся странах, где традиционные источники загрязнения, такие как промышленные выбросы, плохая санитария, неадекватное управление отходами, загрязненная вода и воздействие загрязнения воздуха внутри помещений топливом из биомассы затрагивают большое количество людей. Однако даже в развитых странах сохраняется загрязнение окружающей среды, особенно среди более бедных слоев общества. Хотя риски, как правило, выше в развивающихся странах, где бедность, экономические ограничения для внедрения технологий и слабое экологическое законодательство в совокупности приводят к высоким уровням загрязнения. Этот риск еще больше усугубляется небезопасной водой, плохой санитарией, плохой гигиеной и загрязнением воздуха в помещениях. Загрязнение пагубно сказывается на нерожденных и растущих детях, а ожидаемая продолжительность жизни может составлять всего 45 лет из-за рака и других заболеваний. Загрязнение воздуха и воды является тихим убийцей и, как считается, отрицательно влияет на нашу планету и, в свою очередь, на человечество. Воздух, которым мы дышим, имеет очень определенный химический состав, который на 99 процентов состоит из азота, кислорода, водяного пара и инертных газов. Загрязнение воздуха происходит, когда в воздух обычно не попадают вещи. Твердые частицы и капли жидкости, обнаруженные в воздухе и выбрасываемые электростанциями, промышленностью, автомобилями и пожарами, теперь повсеместно распространены в городах и даже пригородах. Кроме того, ежегодно в воды мира сбрасываются миллионы тонн промышленных стоков. . И твердые частицы, и красители очень токсичны для окружающей среды, экосистемы и человечества.
Для борьбы с загрязнением воздуха и воды обычно используются различные методы и процедуры, включая фильтрацию, ионный обмен, коагуляцию, разложение, адсорбцию и т. Д., И каждый из этих методов демонстрирует разную степень успеха. При сравнении адсорбция считается наиболее осуществимой, поскольку она проста, легка в эксплуатации, имеет высокую эффективность, удобство использования и т. Д. Среди различных адсорбентов для борьбы с загрязнением воздуха и сточных вод активированный уголь является наиболее часто используемым адсорбентом. Также называемый активированным углем, это форма угля, обработанная для получения небольших пор с небольшим объемом, которые увеличивают площадь поверхности, доступную для адсорбции или химических реакций. Фактически, активированный уголь является золотым стандартом адсорбентов. Углерод обладает естественным сродством к органическим загрязнителям, таким как бензол, которые связываются с его поверхностью. Если вы «активируете» уголь, то есть пар, он при температуре 1,800 градусов образует маленькие поры и карманы, которые увеличивают площадь его поверхности. Пестициды, хлороформ и другие загрязняющие вещества проникают в отверстия этой соты и удерживаются. Кроме того, после тщательной обработки в воде не остается углерода. Водоочистные сооружения в развивающихся странах, таких как Китай и Индия, обычно используют активированный уголь. Точно так же активированный уголь обладает особыми свойствами, которые помогают удалять летучие соединения, запахи и другие газообразные загрязнители из воздуха. Принцип работы довольно прост. У активированного угля есть несколько недостатков: во-первых, он очень дорогой и имеет очень короткий срок хранения, так как его можно использовать только до заполнения пор - вот почему вам нужно время от времени менять фильтр. Активированный уголь также трудно регенерировать, и его эффективность со временем снижается. Они неэффективны для удаления тех загрязнителей, которые не привлекают углерод или патогенные бактерии и вирусы.
Экономичная и устойчивая альтернатива
В недавнем исследовании, опубликованном в Границы химии, исследователи создали доступный, недорогой и устойчивый материал для борьбы с загрязнением воздуха и воды. Этот новый «зеленый» пористый материал, полученный из твердых отходов и большого количества органических природных полимеров, выглядит очень многообещающим с точки зрения адсорбции загрязняющих веществ в сточных водах и воздухе по сравнению с активированным углем и отмечен как «экономичная альтернатива». Этот новый «зеленый» адсорбент представляет собой комбинацию природного обильного сырья - полисахарида, называемого альгинатом натрия, который может быть извлечен из морских водорослей и водорослей, - с промышленным побочным продуктом - дымом кремнезема (продуктом обработки сплава металлического кремния). Он был синтезирован очень легко и закреплен гелеобразующими свойствами альгината и разложением пористости, контролируемой бикарбонатом натрия, при низких температурах и различных масштабах. Для тестирования загрязнения сточных вод в качестве модельного загрязнителя использовался синий краситель. Было замечено, что новый гибридный материал адсорбировал и удалял краситель с эффективностью около 94 процентов, что было очень обнадеживающим. Были удалены даже очень высокие концентрации этого красителя. Этот материал продемонстрировал обнадеживающие способности улавливать твердые частицы из выхлопных газов дизельных двигателей. В исследовании, проведенном доктором Эльза Бонтемпи из Университета Брешии, Италия, делается вывод о том, что этот материал смог очень эффективно заменить активированный уголь благодаря своей способности улавливать как мелкие твердые частицы в воздухе, так и органические загрязнители в сточных водах, тем самым сокращая загрязнение. .
Это захватывающая работа, так как этот новый материал производится очень инновационным и недорогим способом из распространенных в природе полимеров и побочных продуктов промышленных отходов, которые в любом случае всегда выбрасываются. Этот новый материал, названный «органически-неорганическим гибридом», отличается не только низкой стоимостью, но и устойчивостью и регенерируемостью, и может фактически заменить активированный уголь и стать предпочтительным выбором. Он даже потреблял меньше энергии при производстве («воплощенная» энергия) и, таким образом, оставляет гораздо меньший углеродный след. Этот материал также является самостабилизирующимся и не требует термической обработки при высоких температурах, а также может масштабироваться для различных экспериментов. Текущие испытания также показывают, что его можно хранить в условиях окружающей среды, и со временем он становится только более стабильным, но при этом совсем не разлагается. Таким образом, он очень универсален и может иметь широкий спектр применений в фильтрации воздуха и воды. Это порождает огромные надежды на борьбу с загрязнением воздуха и воды и защиту матери-земли, а также человечества.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
Zanoletti A et al. 2019. Новый пористый гибридный материал, полученный из дыма кремнезема и альгината для устойчивого сокращения выбросов загрязняющих веществ. Границы химии. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060
