Красноярские ученые синтезировали новые сорбенты на основе арабиногалактана
древесины лиственницы, модифицированного карбоновыми кислотами. Полученные
материалы экологически безопасны, легко разлагаются и могут собирать более 80%
загрязнений поверхностных и подземных вод. Результаты исследования опубликованы в
журнале Polymers.
Промышленные, сельскохозяйственные, медицинские и бытовые загрязнения стали
основными угрозами окружающей среде. Тяжелые металлы, красители и пестициды
относятся к наиболее стойким и опасным загрязнителям, особенно для поверхностных и
подземных вод.
Красноярские ученые из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ
разработали новый экологически безопасный биоразлагаемый сорбционный материал из
модифицированного арабиногалактана лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb.
Полученный сорбент можно использовать для очистки воды от опасных загрязнителей.
Арабиногалактан присутствует в больших количествах в древесине лиственницы.
Этот вид широко распространен в лесах Сибири и Северной Америки. Арабиногалактан
обладает такими ценными свойствами, как биоразлагаемость и растворимость в воде,
высокая биологическая активность, низкая токсичность, простота переработки и
дешевизна. Эти характеристики делают материал хорошей основой для синтеза пленок,
покрытий и сорбционных материалов.
Для получения новых композитов исследователи модифицировали арабиногалактан
лиственницы сибирской нетоксичными, недорогими и доступными
многоосновными карбоновыми кислотами: лимонной, янтарной, щавелевой и адипиновой.
После материал подвергался дополнительной обработке: нагреву либо лиофилизации,
которые также оказали значительное влияние на его эффективность. Термообработка
приводит к образованию более плотного материала за счет дополнительных
молекулярных связей между кислотами и молекулами арабиногалактана. Лиофилизация
изменяет структуру материала, делая ее более пористой. Ученые отмечают, что такая
модификация обеспечивает формирование структур с развитой внутренней поверхностью,
которые активно сорбируют вещества из воды и легко разлагаются, в том числе
перерабатываются микроорганизмами.
Возможность использования нового материала для очистки воды зависит от его
способности поглощать загрязняющие вещества. Ученые проверили эту характеристику
на специальном маркере, имитирующем загрязнители – красителе метиленовом синем.
Результаты показали, что новые производные арабиногалактана с карбоновыми кислотами
можно использовать в качестве перспективных сорбентов. Среди полученных образцов
особо выделяется арабиногалактан, модифицированный янтарной кислотой и
впоследствии замороженный. За три часа он поглотил более 80% метиленового синего из
водного раствора. Чуть менее эффективны оказались сорбенты на основе адипиновой,
лимонной и янтарной кислот, подвергшиеся нагреву – они поглощали около 70%
модельного загрязнителя.
«Сорбенты используются для удаления из воды токсичных загрязнителей. Этот
способ зарекомендовал себя как эффективный и дешевый. Природные сорбционные
вещества на основе полисахаридов являются перспективными материалами для очистки
сточных вод и почвы от ионов металлов, и других загрязняющих веществ как с
экологической, так и с экономической точки зрения. Мы разработали новый экологически
безопасный метод модификации и получения новых композитов на основе
арабиногалактана древесины лиственницы сибирской. На его основе можно создавать
экологически чистые материалы для использования в качестве носителей лекарственных
средств, сорбентов и средств водоподготовки. Сорбционные вещества на его основе
полностью безопасны для окружающей среды и не уступают по своим характеристикам
традиционным сорбентам», — отметил Юрий Маляр, кандидат химических наук,
старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.
Исследование подержано Российским научным фондом.
Федеральный исследовательский центр
«Красноярский научный центр Сибирского отделения
Российской Академии наук» (ФИЦ КНЦ СО РАН)
Нет комментариев