Ученые Института металлургии Уральского отделения РАН и Уральского федерального университета создали композитный сорбент, который удаляет хром из воды и может быть использован много раз. Проведенные исследования на предприятиях Свердловской области показали, что сорбент перерабатывает хромосодержащие отходы и очищает сточные воды до качества питьевой воды.

Исследование опубликовано в журнале Hydrometallurgy.

Хром – токсичное вещество, загрязняющее окружающую среду и проникающее везде, мутаген и канцероген. Поэтому разработка уральских ученых – актуальное решение вопроса переработки опасных отходов.

Сорбент создан на основе глинистого минерала монтмориллонита, который часто используют в сорбционных технологиях. Изначально минерал видоизменили с помощью наночастиц магнетита.

«Это утяжелило мелкие и легкие частицы монтмориллонита и позволило затем без труда осадить их вместе с адсорбированным хромом, приложив магнитное поле», — прокомментировал Денис Ординарцев, руководитель исследовательской группы, старший научный сотрудник Института металлургии УрО РАН.

Далее в слоистую структуру минерала добавили молекулу элемента, относящегося к группе катионных поверхностно-активных веществ, подобранного к хрому. Это увеличило пространство между слоями монтмориллонита. Сорбционная емкость стала в 5 раз больше. Полученный сорбент поместили в хромосодержащий водный раствор.

«В ходе их взаимодействия слои сорбента слегка сжимаются, прочно удерживая частицы хрома. При добавлении в раствор щелочи происходит обратный процесс — десорбция: сорбент выпускает хром и после этого направляется на дальнейшее использование», — объяснил Ординарцев.

Остатки хрома были поглощены атомами сорбента путем осаждения их на золе железа, которое селективно по отношению к хрому. По качеству водный раствор стал очищен до уровня водопроводной воды.

«Вместе с тем мы получили две группы хромсодержащих веществ — чистые соединения хрома, образовавшиеся в результате адсорбции синтезированным композитным сорбентом, и хромисто-железный концентрат — продукт доочистки раствора золем железа. Чистые соединения хрома необходимы, к примеру, для изготовления нержавеющей и хромированной стали, электроизоляционного и антикоррозионного покрытий, в авиакосмической промышленности и даже при производстве кожаных изделий. Хромисто-железный концентрат используется, в том числе, в легировании железа для получения, например, хромистых чугунов», — добавила Светлана Эстемирова, участник исследований, соавтор статьи, заведующая учебной лабораторией кафедры металловедения УрФУ.

Разработка уральских ученых считается безотходной технологией переработки отходов с содержанием хрома, обладает максимальной сорбционной эффективностью и возможностью многоразового использования, что не приводит к истощению глиняных запасов.