Исследователи из Китая разработали новый абсорбирующий материал, способный удалять производные шестивалентного хрома из воды. Основой материала для очистительных мембран окзалась самая обычная яичная скорлупа.

В воде можно найти соединения хрома в двух степенях окисления – Cr(III) и Cr(VI). При этом производные шестивалентного хрома представляют большую опасность для организмов и человека – они токсичны и канцерогенны, и, что самое неприятное, производные Cr(VI) хорошо растворимы в воде и поэтому достаточно мобильны.

Растворимость и мобильность производных шестивалентного хрома обуславливает необходимость разработки недорогих и эффективных методов удаления Cr(VI) из загрязненной воды. Существующие методы удаления производных шестивалентного хрома из воды основаны на его восстановлении, ионном обмене и абсорбции. Наиболее простым и дешевым способом очистки вод от производных Cr(VI) представляет собой абсорбция.

Рис. 1. Мембрана яичной скорлупы
способна не только к удалению Cr(VI)
из загрязненной воды, но и к его
частичному восстановлению до менее
опасного трехвалентного состояния.
(Рисунок из J. Mater. Chem., 2011,
DOI: 10.1039/c1jm12329g).

Одной из разновидностей абсорбции является биосорбция, сорбентом для которой является материал природного происхождения, чаще всего источником такого сорбента могут являться отходы какого-либо производства.

Юмин Хуань (Yuming Huang) и Бин Лю (Bin Liu) разработали новый биосорбент на основе яичной скорлупы. Яичная скорлупа является отходом любого промышленного пищевого производства, в котором используются яйца, и как правило, этот отход не находит применения. Использование яичной скорлупы для создания биоматериала, способного удалять Cr(VI) из воды, может представлять собой хороший подход, открывающий возможности к применению биологических отходов для удаления токсичных загрязнений из воды.

Большая часть биосорбентов содержит в своем составе аминогруппы, способные связывать тяжелые металлы за счет эффекта хелатирования катионов металлов и/или абсорбции металлсодержащих анионов. Мембрана яичной скорлупы [eggshell membrane (ESM)] содержит большое количество поверхностных функциональных групп, включая аминогруппы, амидные и карбоксильные функциональные группы. Исследователи модифицировали мембрану яичной скорлупы полиэтиленимином [polyethyleneimine (PEI)], способным к хелатированию ионов многих металлов, и испытали получившийся в результате всех операций биоабсорбент на способность удалять производные Cr(VI) из воды. Было обнаружено, что новый материал понижает концентрацию Cr(VI) в образцах не только за счет процесса абсорбции, но и за счет того, что система PEI-ESM восстанавливает часть производных Cr(VI) до производных менее опасного Cr(III).

Стюарт Гибб из Института Вопросов Экологии (Великобритания) отмечает, что в последнее время появилось большое количество работ, наглядно демонстрирующих возможность применения различных биологических отходов в качестве исходного сырья для производства биосорбентов, удаляющих ионы различных токсикантов из воды. По словам Гибба, модификация мембраны яичной скорлупы полиэтиленимином представляет собой новый и интересный шаг в области комплексного подхода к переработке природного сырья.