Графин графена: открыт способ очистки воды без хлора и озона
Российские ученые предложили обеззараживать питьевую воду с помощью графена, за открытие которого наши соотечественники Андрей Гейм и Константин Новоселов в 2010 году получили Нобелевскую премию. Наноматериал способен разрушать клетки вредоносных бактерий и оседать вместе с их останками. При невысокой стоимости новая технология, по мнению экспертов, может со временем лечь в основу мирового стандарта очистки.
Свойства фильтра
Новые свойства графена были открыты учеными НИТУ «МИСиС», которые провели эксперименты совместно с коллегами из Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина и Саратовского госуниверситета им. Н.Г. Чернышевского. В недавно опубликованной работе ученые доказали, что оксид графена способен очищать воду от сильных загрязнений.
Открытие может произвести революцию в централизованном водоснабжении. Промышленную очистку пока приходится осуществлять с помощью мощных окислителей: хлора, озона, гипохлорита натрия, которые являются довольно сильными ядами. Поэтому водопроводную воду настоятельно рекомендуют перед употреблением в пищу кипятить, отстаивать, фильтровать.
Оксид же графена для человеческого организма не вредней древесного угля, хотя и убивает вредоносные бактерии с эффективностью хлора. Ученые провели эксперименты по введению оксида графена в растворы (питательная среда и физраствор), содержащие культуры самого опасного загрязнителя водопроводной воды — кишечной палочки. Физраствор моделировал воду, а питательная среда — человеческий организм.
Опыты показали, что оксид графена полностью разрушает бактерии и вместе с их останками собирается хлопьями внутри растворов. Их потом легко извлечь с помощью механических фильтров. В результате остается пригодная к питью жидкость. А если извлеченную массу обработать ультразвуком, можно выделить из нее графен и использовать повторно.
— Нам пока не удалось до конца разобраться в механизме уничтожения бактерий с помощью оксида, — рассказал «Известиям» один из авторов исследования, доцент кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Александр Гусев. — Предварительно мы полагаем, что нановещество провоцирует образование губительных для них свободных радикалов.
Дешево и чисто
По мнению ученых, если такую систему очистки применить для водопроводной воды, можно будет навсегда забыть о ее хлорировании. К тому же у обеззараживания с помощью оксида графена чрезвычайно низкая себестоимость.
Хлор, несмотря на его исторические заслуги (стал спасителем человечества от кишечной палочки), остается сильным ядом, содержание которого в водопроводной воде по-прежнему представляет опасность для людей, пояснил «Известиям» инженер-химик Центра биоаналитических исследований и молекулярного дизайна (бывшая Центральная химико-токсикологическая лаборатория Сеченовского университета) Александр Еганов. Озонирование — на порядок менее токсичный метод, но слишком дорогой, чтобы внедрять повсеместно.
Оксид графена уже сейчас недорог в производстве, а со временем станет еще дешевле, считает начальник лаборатории безопасности нанотехнологий и наноматериалов Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» Анна Анциферова. Она не видит причин, по которым новая технология не смогла бы со временем вытеснить из индустрии хлорирование и озонирование.
В Институте химии растворов им. Г.А. Крестова разработку также признали перспективной, но обратили внимание на малую изученность влияния нового вещества на организм.
— Препятствием для внедрения является в первую очередь сложность получения из графена фильтра большой площади, — рассказал «Известиям» заведующий лабораторией «Химия гибридных наноматериалов и супрамолекулярных сиcтем» Александр Агафонов. — До настоящего времени не ясно, будут ли такие фильтры длительно работать. Важно и знание о токсичности оксида графена, особенно длительно проработавшего в качестве мембраны и адсорбировавшего на себе ионы тяжелых металлов и патогенные бактерии. В любой фильтрующей системе через какое-то время работы будет наблюдаться унос фильтрующего материала. Результаты длительного воздействия малых количеств графена на человека изучено недостаточно.
В Мосводоканале затруднились оценить перспективы новой технологии в системах центрального водоснабжения, поскольку еще не успели с ней обстоятельно ознакомиться.
