Ученые нашли способ экологичного очищения сточных промышленных вод

Новая технология заключается в кавитационной обработке жидкости – "микровзбивании", после которого загрязнения образуют легко удаляющийся осадок. Результаты исследования опубликованы в IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.

Как отмечают ученые, кавитация – это процесс образования пузырьков при резких перепадах давления в воде, при котором высвобождаются кислород и перекись водорода, служащие мощными окислителями. Под их воздействием тяжелые металлы меняют форму и образуют осадок, который легко удалить специальным скребком. Таким образом вода фактически самоочищается, и вносить дополнительные реагенты или сорбенты не нужно.

Авторы исследования объяснили, что кислород и водород освобождаются в процессе распада молекулы воды Н2О, когда схлопываются пузырьки и образуются каверны (пустоты) с областями высокого и низкого давления. Химическая перекомбинация молекул воды происходит при распаде H2O на атомы водорода и кислорода и последующим их соединением в перекись водорода, активный кислород, озон, водород. Эти вещества и являются активными окислителями и расщепляют молекулы загрязнителей.

"Процесс кавитации иногда называют "холодным кипением" – при больших оборотах специального оборудования в жидкости образуются области высокого и низкого давления, появляются мельчайшие пузырьки воздуха, которые затем лопаются, высвобождая значительный заряд энергии. В некотором смысле это напоминает работу гигантского мощного миксера. В нашем университете кавитацию используют, например, чтобы опреснять воду", – прокомментировала доцент кафедры инженерных систем зданий и сооружений СФУ Ольга Дубровская.

По мнению экспертов, у технологии есть значительное преимущество, несмотря на высокую стоимость. Так, осажденные в ходе "взбивания" металлы подлежат вторичному использованию. Медь, железо и никель легко выделяются обратно из своих оксидов и могут дать жизнь новым изделиям.

"Экологи всего мира давно пришли к выводу, что зеленые технологии – это недешево. Внедрить кавитационный узел и поставить электроэнергию для его бесперебойной работы – дорогое удовольствие. Однако мы и наши китайские коллеги полагаем, что технологию все же будут использовать на промышленных предприятиях. Секрет в том, что в эксплуатации она все же менее затратна, чем классическая технология, использующая реактивы. На их закупку тратят гораздо более внушительные средства", – рассказала Ольга Дубровская.

По словам Дубровской, разработанную технологию уже использовали в полупромышленных и промышленных условиях, в том числе на малых предприятиях Красноярского края. Теперь предстоят долгосрочные испытания на текстильной фабрике в городе Харбин (Китай).

"У нас уже был опыт работы с традиционными сорбентами, когда нефтесодержащий сток вначале обрабатывали кавитацией, а после сорбенты уже улавливали "разбитые" цепочки загрязняющего полимера. Эффективность такой очистки была равна 98 процентов — на выходе мы получали практически идеально очищенную от вредных примесей воду", — отметила Дубровская.
Исследователи СФУ сотрудничают с учеными из Китайской академии наук с 2017 года, чтобы создать новый способ безреагентного очищения сточных вод, содержащих тяжелые металлы. По их словам, Пекин выражает интерес к проекту, так как значительная часть мирового промышленного комплекса сосредоточена на их территории. В ближайшее время эксперты планируют проверить работу "большого миксера" на алюминиевом предприятии РУСАЛ.