В СПбГУ создали фотокатализатор для очистки воды от органики

Ученые из Санкт-Петербурга создали новое вещество. Оно похоже на порошок и состоит из оксида олова. Это вещество может очищать воду, оно быстро разлагает антибиотики и красители, которые в ней содержатся.

Чтобы проверить, как работает это соединение, ученые использовали воду из Невы. Оказалось, что за 35 минут порошок может разложить антибиотики, а за 20 минут — красители.

Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научных журналах первого квартиля: ACS Applied Nano Materials и Chemosphere.

В сточных водах в последнее время стало больше органических веществ. Это связано с быстрым развитием химической промышленности во всем мире.

Ученые разрабатывают новые технологии экологичного производства, чтобы снизить вред для окружающей среды.

Есть два основных вида опасных загрязнителей: красители и антибиотики. Красители используют в текстильной отрасли, производстве бытовой химии, пластмассовых изделий, красок и лаков. Антибиотики применяют для лечения болезней у людей и профилактики инфекций в сельском хозяйстве. Иногда их используют при производстве удобрений.

Некоторые органические вещества, такие как красители и антибиотики, могут попадать в сточные воды. Красители вымываются из тканей при стирке, а антибиотики частично выводятся из организма с биологическими выделениями.

Эти вещества могут влиять на естественные процессы в природе, хотя пока их концентрации в реках не слишком высоки и не наносят большого вреда окружающей среде. Но ученые следят за ситуацией.

Исследователи разрабатывают новые технологии для очистки сточных вод от этих веществ. Они создали сорбент, который помогает очищать воду от антибиотиков, разработали метод очистки с помощью наночастиц и создали специальные листы из цинка для систем водоочистки.

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) запустили новый проект, который получил грант Российского научного фонда. Они предложили способ очистки воды от красителей и антибиотиков с помощью фотокатализа.

Один из исследователей, студент СПбГУ Евгений Скрипкин, объяснил, как это работает. Под воздействием света специальное вещество — фотокаталитический материал — начинает вырабатывать особые молекулы в воде. Эти молекулы, называемые активными формами кислорода или просто активными радикалами, разрушают загрязняющие вещества.

Санкт-Петербургский университет — лидер по количеству грантов от Российского научного фонда. В 2022 году ученые из СПбГУ получили 112 грантов, это больше пяти процентов от общего числа победивших проектов. Это самое большое количество грантов для одной организации. При этом каждый четвертый поддержанный проект был выполнен под руководством молодых ученых.

В 2023 году Университет снова стал лидером в конкурсе РНФ: ученые СПбГУ выиграли 70 грантов, что составляет пять процентов от всех победивших проектов. Из 214 заявок, поданных на конкурс от СПбГУ в 2023 году, почти каждая третья получила поддержку.

Чтобы найти наиболее эффективный материал для очистки воды или воздуха с помощью фотокатализатора, нужно провести исследования. Для этого ученые должны изучить процесс создания таких материалов и понять, как условия их изготовления влияют на свойства полученных частиц. Также необходимо разработать оптимальный способ получения этих частиц.

Важно учитывать, что один и тот же фотокатализатор может быть эффективным против одних загрязнителей, но бесполезным против других.

Даже небольшое изменение в процессе создания материала может сильно повлиять на его свойства — сделать их хуже или лучше. Например, очень маленькие частицы вещества могут соединяться и становиться больше.

Мы можем контролировать этот процесс, меняя условия создания материала и получая нужные свойства, — пояснила руководитель группы синтеза и исследования наночастиц и наноструктурированных материалов СПбГУ, доцент Университета Ольга Осмоловская.

Химики из Санкт-Петербургского университета создали вещества, которые помогают очищать воду от вредных соединений. Эти вещества сделаны на основе диоксида олова.

Ученые проверили работу фотокатализаторов и выяснили, что они эффективно удаляют из воды смесь антибиотиков — сульфаперидина, сульфадимиина и сульметоксазола. За 35 минут эти вещества разложили более 95% антибиотиков, а за 20 минут полностью очистили воду от трех красителей — метиленового синего, метиленового фиолетового и родамина 6G.

Доцент СПбГУ Михаил Вознесенский рассказал, что процесс очистки простой и не создает отходов. Это значит, что для очистки воды не нужны сложные устройства или большие затраты времени и денег. Ученые могут использовать эту разработку для создания новых материалов, которые удобно применять в системах водоочистки.

Следующим этапом в работе ученых Университета станет создание прототипа такой системы.

Ранее мы опубликовали 10 инновационных технологий для химической промышленности в 2025 году.

14.01.2025