Капсулы Московского Политеха убирают 98–100% красителя из стоков за пять минут

Коллектив Московского Политеха и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН довёл до рабочего результата полимерные микрокапсулы, убирающие из промышленных стоков остатки флуоресцентного красителя уранина. В лабораторных опытах материал удалял 98–100% вещества примерно за пять минут. Для производств это готовый инструмент там, где воду перед сбросом в реки и озёра остаётся довести до нормы.

Механизм участники разработки объясняют просто. Молекула уранина в воде заряжена отрицательно, а в полимерной сетке капсулы есть положительно заряженные группы. Электростатическое взаимодействие помогает красителю связаться с полимером и удержаться внутри. «Её можно сравнить с очень маленькой губкой: вода быстро проникает внутрь, и краситель не тратит много времени на поиск места для связывания», — приводит слова одного из авторов, кандидата биологических наук, доцента Московского Политеха Александра Кима пресс-служба вуза. Скорость здесь не украшение, а условие: чем короче цикл, тем проще встроить капсулы в действующую линию очистки.

Инженерная сторона тоже практичная. Капсула размером около 4,5 микрометра — примерно в 15 раз меньше толщины человеческого волоса — собирается в воде, без органических растворителей. На частицу карбоната кальция поочерёдно наносят слои двух полимеров с противоположным зарядом, затем частицу растворяют, и остаётся насыщенная водой гидрогелевая структура. Лучше всего материал работает в нейтральной и слабокислой среде при pH от 3 до 7, поэтому стоки не придётся дополнительно подкислять или подщелачивать. Это снимает с предприятий лишнюю ступень подготовки и лишние реагенты — интерпретация, которая следует из заявленного диапазона pH.

Нишу авторы очерчивают сами и без завышенных обещаний. «Микрокапсулы могут использоваться для финальной доочистки воды. Если после обработки другими сорбентами в воде остаётся небольшое количество уранина, наша технология позволяет удалить до 100% этого остатка», — пояснил Ким. Предельная сорбционная ёмкость — около 12 мг красителя на грамм материала, это меньше, чем у многих известных сорбентов, поэтому для сильно загрязнённых стоков материал не подходит. При повторном использовании капсулы связывали не более 15% от первоначального количества. Отсюда и формат — одноразовый сорбент для сменных картриджей на текстильных, полиграфических и косметических производствах. Дальше учёные планируют сделать капсулы устойчивее к солям и проверить их на реальных многокомпонентных стоках.