В Москве разработали фильтр для очистки воды от антибиотиков
Исследователи НИТУ МИСИС разработали многоразовый сорбент, который с эффективностью более 90% удаляет из сточных вод остатки фармацевтических препаратов, с которыми не справляются традиционные промышленные фильтры. Изобретение может быть полезно не только на водоочистных сооружениях, но и в домашних условиях. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда. Подробности описаны в научном журнале Journal of Water Process Engineering (Q1).
В последние годы увеличилось производство и использование антибиотиков как в сельском хозяйстве, так и в медицине. Проблема в том, что препараты после приема не исчезают без следа, в той или иной концентрации они выводятся из организма естественным путем, после чего попадают в канализационные коллекторы, а через время снова в водопровод. Также источником лекарств в воде могут быть нелегальные свалки и их неправильная утилизация.
Несмотря на то, что прежде чем попасть к потребителю, вода проходит три стадии промышленной очистки: физическую, химическую и смешанную. Среди этапов которых: процеживание, ультрафиолетовая дезинфекция, хлорирование, окисление, термическая обработка, выравнивание кислотно-щелочного баланса и т.д. Традиционные фильтры уже не справляются с возросшим уровнем фармацевтических отходов в воде.
И это общемировая проблема: ученые из университета Йорка обнаружили лекарственные вещества в 65% источниках питьевой воды в 72 странах. А согласно исследованию Института водных проблем РАН, в водных ресурсах нашей страны обнаружили 47 лекарственных средств, в том числе гормональные препараты и антибиотики, жаропонижающие и болеутоляющее, снотворное и антидепрессанты. Вода с таким составом пагубно отражается на здоровье человека.
Наиболее эффективным и экономичным методом очистки воды считается адсорбция - процесс, при котором молекулы «прилипают» к поверхности адсорбента.
- Существующие химические и физические методы очистки давно изучены и хороши против типичных загрязнений воды, но они не были рассчитаны на фильтрацию антибиотиков. Новые разрабатываемые сорбенты не всегда дешевы, порой несовместимы с существующими системами очистки и зачастую нуждаются в утилизации после использования. Созданные нами наноматериалы на основе нитрида бора и полимера показали отличные характеристики по адсорбции нескольких видов антибиотиков, превосходя активированный уголь и цеолиты. Спрессованные в таблетку образцы рассчитаны на многоразовое применение, они дешевле и могут быть использованы в качестве домашних фильтров, — отметила научный сотрудник научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС, кандидат технических наук Кристина Котякова.
Порошковый сорбент для очистки воды на основе наночастиц нитрида бора учеными НИТУ МИСИС был предложен уже давно. Сейчас же исследователи значительно увеличили поглотительную способность фильтра, модифицировав его поверхность безопасным полимером метилакрилатом. Улучшенные образцы не только физически адсорбируют антибиотики, но и химически присоединяют молекулы загрязнителей. Это подтверждено на примере тетрациклина, который удаляется физически, и линезолида, где основную роль играют химические взаимодействия. Кроме того, исследователи разработали метод регенерации сорбента, обеспечивающий его эффективное повторное использование.
Ноу-хау московских ученых в несколько раз эффективнее существующих аналогов решает задачу очистки воды. Такая разработка действительно будет востребован на промышленных очистных сооружениях и установках. В дальнейшем учёные планируют расширить применимость данного сорбента на другие органические загрязняющие вещества, такие как продукты нефтепереработки, тяжелые металлы и др.
