Інженери з Університету Брауна розробили систему, яка максимально ефективно видаляє важкі метали з води
Інженери з Університету Брауна розробили систему, яка максимально ефективно видаляє важкі метали з води
Експериментально дослідники показали, що система знижує концентрації кадмію, міді та нікелю, очищаючи воду до прийнятних стандартів. Планується використання техніки в великих масштабах.
Сумним наслідком багатьох методів промислового виробництва є виведення важких металів у водойми. Метали можуть протягом багатьох десятиліть і навіть століть залишатися у воді. При цьому, навіть якщо їх концентрації низькі, вони не перестають бути небезпечними.
Очистити воду від металів дійсно важко, сказав Джозеф Кало, професор в галузі хімічної інженерії, завідувач лабораторією в Брауні. Він зазначив, що для мінімального вирішення цієї проблеми потрібні величезні кошти і час, причому, найчастіше методи недостатньо ефективні: «Це схоже на спробу посадити джина в пляшку».
Але ситуація може змінитися. Кало і інші інженери в Брауні описують новий розроблений ними метод. Інженери повідомляють, що метод, названий системою циклічного електрохімічного вилучення металів (cyclic electrowinning system (CEP)), видаляє до 99 відсотків міді, кадмію і нікелю, повертаючи воду в нормальний стан. Автоматизована система CEP розробляється для подальшого широкого застосування.
Інженери університету Брауна розробили автоматизовану систему, яка комбінує принципи простих хімічних реакцій з електрохімічними методами, для того щоб циклічним способом видаляти суміші важких металів з води
Первісна технологія має різні назви - електролітичне відновлення води або електрохімічне виведення металів з води. Її суть у використанні електричного струму, щоб перетворити позитивно заряджені металеві іони (катіони) в стійке, твердий стан, коли їх можна легко відокремити від води і видалити. Недолік методу в тому, що концентрація металевих катіонів у воді повинна бути досить високою, щоб вони могли групуватися і їх можна було ефективно витягти; якщо концентрація катіонів занадто низька - менше ніж 100 частин на мільйон - ефективність методу падає в рази. Для експериментів вчені штучно підвищували кількість металевих іонів.
Ще один спосіб видалення металів - проста хімія. Техніка включає використання гидроокисей і сульфідів, які перетворюють металеві іони в твердий осад. Однак ці тверді частинки являють собою токсичну «суміш», і вчені ще не придумали, як її ізолювати або знешкодити. Зберігати отримані токсичні опади у водоймах неприйнятно з екологічної точки зору. «Ніхто не стане брати на себе відповідальність за вирішення цього питання», - сказав Кало.
Потім починається другий етап, пов'язаний з використанням об'ємних електродів. Тут металеві катіони хімічно змінюються на стійкі металеві тверді частинки, таким чином, їх легко видалити. Після цього вода переноситься в наступний резервуар, де рівень концентрації металевих іонів знижується до прийнятних масштабів. Ці процеси повторюються автоматизовано циклічними методами до тих пір, поки не буде досягнуто бажаного результату.
Дослідження проводилося на прикладі кадмію, міді та нікелю. Але Кало говорить, що підхід може використовуватися для інших важких металів, таких як свинець, ртуть і олово. Дослідники продовжують тестувати систему, щоб переконатися в правильності результатів.
Дослідження фінансувалося Національним інститутом екомедіцінскіх наук США, Національним інститутом здоров'я США і Браунському університетом.