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 наш планеты земля, вода, воздух и другие составляющие окружающей среды загрязнены, небезопасны и непригодны 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 может также принимать форму парниковых газов (таких как углекислый газ или диоксид серы) и способствовать потеплению нашей планеты. планета за счет парникового эффекта. Другим типом загрязнения является шумовое загрязнение, когда звук, исходящий от самолетов, промышленности 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 считается, что он отрицательно влияет на нашу планета и, в свою очередь, человечество. Воздух, которым мы дышим, имеет вполне определенный химический состав, который на 99 процентов состоит из азота, кислорода, водяного пара и инертных газов. Загрязнение воздуха происходит, когда в воздух не добавляются вещества, которые обычно не добавляются. Твердые частицы – твердые частицы и капли жидкости, находящиеся в воздухе и выбрасываемые электростанциями, промышленностью, автомобилями и пожарами – теперь повсеместно распространены в городах и даже пригородных районах. Кроме того, ежегодно в воды мира попадают миллионы тонн промышленных сточных вод. И твердые частицы, и красители высокотоксичны 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. По сравнению с этим адсорбция считается наиболее осуществимой из-за ее простоты, легкости в эксплуатации, высокой эффективности, удобства в использовании и т. д. Среди различных адсорбентов для борьбы с загрязнением воздуха и сточных вод наиболее часто используемым адсорбентом является активированный уголь. Также называемый активированным углем, это форма углерода, обработанная таким образом, чтобы иметь небольшие поры небольшого объема, которые увеличивают площадь поверхности, доступную для адсорбции или химических реакций. Фактически активированный уголь является золотым стандартом адсорбентов. Углерод имеет естественное сродство к органический загрязняющие вещества, такие как бензол, которые связываются с его поверхностью. Если вы «активируете» уголь, то есть пропариваете его при температуре 1,800 градусов, он образует небольшие поры и карманы, которые увеличивают площадь его поверхности. Пестициды, хлороформ и другие загрязняющие вещества попадают в отверстия этих сот и прочно удерживаются. Кроме того, после тщательной очистки в воде не остается углерода. Водоочистные сооружения в развивающихся странах, таких как Китай и Индия, обычно используют активированный уголь. Аналогичным образом, активированный уголь обладает особыми свойствами, которые помогают удалять из воздуха летучие соединения, запахи и другие газообразные загрязнители. 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 тех пор, пока его поры не заполнятся, поэтому время от времени приходится менять фильтр. Активированный уголь также трудно регенерировать, и его эффективность со временем снижается. Они неэффективны при удалении тех загрязнений, которые либо не притягиваются к углероду, либо к патогенным бактериям и вирусам.
Экономичная и устойчивая альтернатива
В недавнем исследовании, опубликованном в Границы химииИсследователи создали доступный недорогой и устойчивый материал для борьбы с загрязнением воздуха и воды. Этот новый «зеленый» пористый материал, произведенный из твердых отходов и богатых органический природные полимеры выглядят очень многообещающе с точки зрения адсорбции загрязняющих веществ в сточных водах и воздухе по сравнению с активированным углем и называются «экономной альтернативой». Этот новый «зеленый» адсорбент представляет собой комбинацию встречающегося в природе сырья – полисахарида, называемого альгинатом натрия, который можно извлечь из морских водорослей и водорослей, – с побочным промышленным продуктом – микрокремнеземом (побочным продуктом переработки металлического кремниевого сплава). Он был очень легко синтезирован и консолидирован благодаря гелеобразующим свойствам альгината и разложению пористости, контролируемой бикарбонатом натрия, при низких температурах на разных масштабах. Для испытаний на загрязнение сточных вод в качестве модельного загрязнителя использовался синий краситель. Было замечено, что новый гибридный материал адсорбирует и удаляет краситель с эффективностью около 94 процентов, что очень обнадеживает. Даже очень высокие концентрации этого красителя были удалены. Этот материал продемонстрировал обнадеживающие способности улавливать твердые частицы из выхлопных газов дизельных двигателей. Исследование, проведенное доктором Эльзой Бонтемпи из Университета Брешии, Италия, пришло к выводу, что этот материал смог очень эффективно заменить активированный уголь по его способности улавливать как мелкие твердые частицы в воздухе, так и органический загрязняющих веществ в сточных водах, тем самым сокращая загрязнение.
Это интересная работа, поскольку этот новый материал производится очень инновационным и недорогим способом из природных полимеров и побочных продуктов промышленных отходов, которые в любом случае всегда выбрасываются. Этот новый материал получил название «органический«Неорганический гибрид» не только дешев, он также устойчив и регенерируем 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 самостабилизируется и не требует термической обработки при высоких температурах, а также его можно масштабировать для различных экспериментов. Продолжающиеся испытания также показывают, что его можно хранить в условиях окружающей среды, и со временем он становится только более стабильным, не разлагаясь вообще. Таким образом, он очень универсален и может иметь широкий спектр применения в фильтрации воздуха и воды. Это порождает огромную надежду на борьбу с загрязнением воздуха и воды и на защиту матери-земли и 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
