От отходов к чистой воде: Крошечные углеродные частицы могут справиться с задачей

Дефицит воды — это уже сегодняшняя реальность. По данным ООН (2021), 2.3 миллиарда человек живут в странах с дефицитом воды, 733 миллиона из них — в условиях «высокого и критического водного стресса». Кейптаун в 2018 году едва избежал «дня ноль», когда водопроводная вода должна была закончиться. Подобные кризисы угрожают многим регионам, включая Африканский Рог и растущие мегаполисы.

Технологии — ключевая часть решения проблемы. В новом исследовании предлагается использовать углеродные наноматериалы для очистки воды.

Загрязнение угрожает водным ресурсам

Промышленные отходы, тяжелые металлы, кислотные стоки шахт делают грунтовые и поверхностные воды непригодными. Существующие технологии, такие как мембранная фильтрация, часто не справляются с удалением органических загрязнителей (фармацевтические отходы, красители, пластик).

Наноматериалы

Наноматериалы содержат частицы размером от 1 до 100 нанометров (нм). Углеродные нанотехнологии считаются экологически безопасными, так как несут меньший риск вторичного загрязнения.

Углеродные наноматериалы обладают превосходными физико-химическими свойствами для очистки воды благодаря:

• Большой площади поверхности и адсорбционной способности.
• Наноразмеру.
• Химическим свойствам.

Борьба с нехваткой воды

В работе используются магнитные наноматериалы с углеродным покрытием. Этот композит эффективно удаляет тяжелые металлы и другие загрязнители. Его ключевое преимущество — легкое и быстрое извлечение из обработанной воды с помощью внешнего сильного магнита (магнитная фильтрация). После этого материалы можно регенерировать и использовать повторно.

Проблемы и перспективы

У углеродных наноматериалов есть недостатки:

• Частицы слипаются, снижая адсорбционную способность.
• Неполное извлечение наночастиц может привести к вторичному загрязнению.
• Сложность отделения «отработанных» материалов от очищенной воды.

Исследования в этой области продолжаются по всему миру. Углеродные наноматериалы могут стать важным инструментом в борьбе с глобальным дефицитом воды.