Мышьяк не пройдет: уральская разработка поможет обезвредить промышленные отходы

На Урале учёные разработали экологичный и недорогой способ очистки промышленных стоков от токсичного мышьяка и органических загрязнений, который может стать прорывом для металлургических и горнодобывающих регионов России. Исследования проводятся в Институте химии твёрдого тела УрО РАН (Екатеринбург).

Проблема: мышьяк и промышленные отходы

Мышьяк — один из самых опасных загрязнителей, присутствующих в отходах горно-обогатительных и металлургических предприятий. Особенно токсичен трёхвалентный мышьяк, который в 25-60 раз ядовитее пятивалентного и вызывает тяжёлые онкологические заболевания.

Он попадает в воду при переработке золотосодержащих арсенопиритных руд и при производстве цветных металлов. К тому же мышьяк используется в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и инфекциями, что усугубляет загрязнение.

Традиционные технологии очистки промышленных стоков — с применением хрома, марганца или перекиси водорода — дорогостоящие и экологически небезопасные. Поэтому уральские химики решили разработать альтернативу без вредных реагентов.

Решение: фотокатализаторы на основе оксида цинка и меди

Команда лаборатории неорганического синтеза под руководством кандидата химических наук Ольги Гырдасовой создала фотокатализаторы, которые разрушают токсичные соединения под воздействием света.
В качестве основного материала выбран оксид цинка, модифицированный медью.

Под действием солнечного света фотокатализатор образует активные радикалы, которые:

• окисляют мышьяк, переводя его в безопасную форму;
• разрушают органические примеси (включая бензол и другие канцерогенные вещества) до воды и углекислого газа.

После фотокаталитического разложения мышьяк удаляется из раствора при помощи сорбентов из угля или минералов.

Эффективность и экологичность

По результатам экспериментов оптимальный состав фотокатализатора — 5% меди в оксиде цинка. Такой материал эффективен как под ультрафиолетом, так и под естественным солнечным светом, что делает технологию дешёвой и энергоэффективной.

Учёные подчёркивают, что цинк и медь не растворяются в процессе реакции, поэтому катализатор остаётся безопасным и может использоваться десятки циклов подряд без потери активности.

Для стоков с экстремальной кислотностью или щёлочностью исследователи предложили альтернативный катализатор — титанат стронция, который работает в 6-10 раз быстрее стандартных фотокатализаторов на основе оксида титана.

Перспективы внедрения

"Наша цель — создать материалы, которые позволят удалять мышьяк и бензолсодержащие примеси всего за час-полтора", — отмечает Ольга Гырдасова.

Однако, чтобы перейти от лабораторных испытаний к промышленному внедрению, необходимо сотрудничество с предприятиями. Несмотря на публикации и открытые результаты исследований, промышленники пока не проявили интереса к новой технологии.

Тем не менее, эксперты уверены: в условиях растущих требований к экологической безопасности разработка уральских учёных может стать важным шагом к "зелёной металлургии" и промышленности будущего.