Химики создали многоразовый абсорбент на основе глины для очистки сточных вод от антибиотиков

Химики создали многоразовый абсорбент на основе глины для очистки сточных вод от антибиотиков

Ученые РХТУ им. Д.И. Менделеева совместно с коллегами из Индии и других стран создали абсорбент на основе глинистого минерала монтмориллонита для очищения сточных вод от антибиотиков. Он позволяет не просто извлечь лекарства из воды, но и полностью расщепить их до углекислого газа и воды, благодаря чему абсорбент можно использовать повторно. Результаты работы опубликованы в Journal of Molecular Liquids.

В сточных водах содержится достаточно много антибиотиков, попадающих туда вместе с выделениями людей, принимавших лекарства, или отходами разных производств. Канализационные очистные сооружения не удаляют антибиотики полностью из стоков, и в результате эти соединения попадают в природные водоемы, создавая угрозу для флоры и фауны. Кроме того, это способствует развитию резистентности к антибиотикам у живущих в водоемах бактерий, что уже чрезвычайно опасно для человека: если такие микроорганизмы патогенны, то вызываемые ими болезни может быть очень сложно лечить с помощью антибиотиков. Поэтому природоохранные ведомства всех стран, как правило, предписывают очищать сбросы воды от таких лекарств, а ученые ищут лучшие способы решения этой задачи.

Исследователи из РХТУ совместно с коллегами из Джамия Миллия Исламия (Центральный университет Нью-Дели, Индия), а также учеными Германии, ЮАР и Саудовской Аравии предложили новый вариант в своей недавней работе. Они сосредоточились на поиске недорогого и эффективного абсорбента для извлечения антибиотиков из сточных вод, который был бы дешевле и экологичнее синтетических аналогов, а с другой стороны, удобнее в использовании самого распространенного на сегодня натурального абсорбента – активированного угля. Последний, конечно, дешев, но имеет существенный недостаток: из него слишком сложно извлекать сорбированные антибиотики, так что его можно использовать только однократно. При этом после отработки уголь обычно сжигают, из-за чего в атмосферу попадают токсичные вещества, абсорбированные на его поверхности.

В качестве основы для нового абсорбента ученые взяли распространенный в природе минерал – монтмориллонитовую глину. Ее молекулярная структура такова, что она расслаивается в присутствии жидкости, в частности воды, и в зазоры между слоями очень удобно заходить различным молекулам. Это, с одной стороны, объясняет высокую абсорбирующую способность глины, а с другой, дает большие возможности для ее модификации с помощью разных реагентов.

Рецепт многоразового абсорбента

Для создания абсорбента учёные смешали порошок глины с модифицирующим раствором, содержащим соединения алюминия и кобальта. Полученную смесь нагрели до температуры 450°С, в результате чего в пространстве между слоями монтмориллонита образовались и закрепились нанокластеры оксидов алюминия и кобальта. Алюминий способствовал улучшению пористой структуры материала, а кобальт придавал материалу каталитические свойства. В результате получился абсорбент, не только впитывающий антибиотики (в работе использовался модельный токсикант — широко распространенный антибиотик диоксидин), но и способный в присутствии пероксида водорода окислять их до углекислого газа и воды и таким образом очищаться.

«Главное преимущество нашего материала в том, что он обладает не только абсорбционными, но и каталитическими свойствами, — поясняет один из российских авторов работы, профессор РХТУ Татьяна Конькова. — В экспериментах мы очищали модельный водный раствор, содержащий антибиотик диоксидин в концентрации 30 мг на 1 л. Степень очистки составила свыше 95%. Антибиотик остался на поверхности абсорбента, а после удаления основной части очищенной воды и добавления к абсорбенту раствора пероксида водорода диоксидин окислялся до углекислого газа и воды. Это позволило повторно использовать абсорбент — в лаборатории мы один и тот же образец использовали 5 раз без потери его эффективности. С активированным углем это было бы невозможно».

Сейчас авторы исследования считают, что их разработка имеет в большей степени фундаментальное значение, поскольку промышленность пока еще не проявляет большой заинтересованности в максимально полном соблюдении экологических стандартов. В отдельных случаях фармпредприятия и больницы – основные источники загрязнения сточных вод антибиотиками — даже предпочитают платить штрафы за грязные сбросы, чем внедрять системы их очистки. Тем не менее скоро, в том числе под действием общей ухудшающейся ситуации с антибиотикорезистентностью, многоразовый абсорбент из монтмориллонита еще сможет найти свое применение, а пока его разработка продолжается в российской и индийских лабораториях.

Читайте также

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>