15.11.2019
PL EN
11.09.2019 aktualizacja 11.09.2019

Naukowcy z IChF PAN opracowali tanią metodę uzdatniania wody

Nowe katalizatory niklowe zsyntetyzowane w Instytucie Chemii Fizycznej PAN pozwalają niezwykle efektywnie oczyszczać wodę w trybie przepływowym ze szkodliwych związków chloroorganicznych.  (Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski) Nowe katalizatory niklowe zsyntetyzowane w Instytucie Chemii Fizycznej PAN pozwalają niezwykle efektywnie oczyszczać wodę w trybie przepływowym ze szkodliwych związków chloroorganicznych. (Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski)

Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN opracowali metodę katalitycznego wodorooczyszczania, czyli przekształcania trichloroetylenu TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Dzięki temu rozwiązaniu woda w kranach, ale i w rzekach, może być czystsza i bezpieczniejsza dla zdrowia.

Oczyszczanie wody z rozpuszczalników organicznych, takich TRI to nic nowego. Ale znalezienie metody, która takie zanieczyszczenia rzeczywiście neutralizuje, a nie tylko przesuwa w inne miejsce, to już wyczyn – podkreślono w komunikacie IChF PAN przesłanym PAP. Dlatego takie znaczenie ma metoda opracowana przez zespół pod kierunkiem dr hab. Anny Śrębowatej.

Jak przypomniał Instytut, o czystą wodę coraz z trudniej. Rozmaite zanieczyszczenia są powszechne, a część z nich niezwykle trudno usunąć. Do takich zanieczyszczeń właśnie należy trichloroetylen (w Polsce oznaczany akronimem TRI). „Ten organiczny rozpuszczalnik był powszechnie stosowany np. w syntezach organicznych, pralniach chemicznych oraz do przemysłowego odtłuszczania metali w procesie ich obróbki. Ze względu swoją szkodliwość od 2016 roku jego użycie zostało oficjalnie zakazane. Jednakże biorąc pod uwagę trwałość, może on jeszcze przez wiele lat występować zarówno w wodzie, jak i glebie” – wyjaśnił dr Emil Kowalewski z zespołu, który opracował nowatorską metodę oczyszczania wody z tego związku.

Projekt jest częścią globalnego trendu skoncentrowanego na ochronie zasobów wodnych. Prowadzone badania mogą być interesujące dla przemysłu, stać się potencjalnym punktem wyjścia do opracowania nowatorskich systemów oczyszczania wody. Dlaczego?

Jak tłumaczą naukowcy z IChF PAN, dzisiejsze oczyszczalnie ścieków to systemy składające się z wielu procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych, ale efektywnie eliminują głównie konwencjonalne zanieczyszczenia. Inne przy odpowiednio wysokich stężeniach mogą pozostawać w wodzie.

„Tymczasem trichloroetylenu nie powinno być w niej wcale, ze względu na to, że jest mutagenny, kancerogenny, teratogenny - opisuje Kowalewski. - A do tego niezwykle trwały. Kumuluje się i zostaje na dnie zbiorników, a że jego rozpuszczalność w wodzie jest bardzo słaba, może szkodzić jeszcze przez wiele lat”.

Profesor IChF, dr hab. Anna Śrębowata dodaje, że obecnie z takimi związkami radzimy sobie głównie przeprowadzając ich sorpcję. „Jednakże w ten sposób jedynie przenosimy zagrożenie z miejsca na miejsce. Atrakcyjnym rozwiązaniem wydaje się być katalityczne wodorooczyszczanie, czyli przekształcanie TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Aby w pełni wykorzystać potencjał drzemiący w tej metodzie, trzeba było jednak opracować wydajny, stabilny i tani katalizator” - opisuje.

Emil Kowalewski przyznaje, że wcześniej zespół przeprowadzał badania z katalizatorami palladowymi, które były skuteczne, ale kosztowne.

Tymczasem nowe katalizatory niklowe, opracowane w IChF PAN, pozwalają w tani i efektywny sposób prowadzić proces oczyszczania wody w trybie przepływowym, a przy tym są proste w syntezie.

„Wykorzystując katalizator, w którym nanocząstki niklu o średnicy ok. 20 nm osadzamy na powierzchni węgla aktywnego, łączymy właściwości sorpcyjne węgla i aktywność katalityczną niklu” - opisuje dr Kowalewski.

W swoich badaniach naukowcy z IChF PAN wykazali ponadto, że nanocząstki niklu osadzone na węglu aktywnym o częściowo uporządkowanej strukturze wykazują wyższą aktywność i stabilność niż analogiczny katalizator oparty na nośniku o strukturze amorficznej.

Naukowcy są jednak najbardziej dumni z innowacyjnego elementu swoich badań: technologii przepływowej – podano w komunikacie. Dzięki niej można optymalizować parametry procesu, zmniejszyć ilość odpadów, a przy tym wykorzystywać katalizatory, które w reaktorach okresowych (czyli takich, gdzie jednorazowo oczyszcza się określoną partię produktu) były nieefektywne lub wręcz nieskuteczne.

„Tak było z naszym katalizatorem niklowym - opowiada dr Kowalewski. - Bez technologii przepływowej jego zdolności do utylizowania TRI szybko spadały, katalizator ulegał zatruciu. W reaktorze przepływowym nawet po 25 godzinach nie obserwowaliśmy spadku aktywności, choć prowadziliśmy badania na stężeniach około 8000 razy przekraczających polskie normy jego zawartości w wodzie pitnej”.

Gdzie można wykorzystać nowatorską metodę? Przede wszystkim w stacjach uzdatniania wody i oczyszczalniach ścieków. Tam, gdzie chcemy, żeby woda trafiająca do „końcowego odbiorcy”, niezależnie czy jest to użytkownik wody z kranu, czy pływająca w rzece ryba, była czysta – wyjaśnia IChF PAN.

A co zrobić z produktami reakcji wodorooczyszczania wody z trichloroetylenu? Jak zauważa dr Kowalewski, powstającymi związkami są węglowodory, głównie etylen. „Nie powstaje go jednak na tyle dużo, by wystarczyło na dojrzewalnię bananów - uśmiecha się naukowiec. - Po prostu się ulotni”.

PAP – Nauka w Polsce

agt/

Copyright © Fundacja PAP 2019