23-22-10025 "Наночастицы ферритов для использования в качестве адсорбентов загрязнителей воды"

Способность воды растворять больше веществ, чем любая другая жидкость на Земле, делает загрязнение воды легким, а водные ресурсы, уязвимыми к загрязнению. Потребность в очистке сточных вод, как от бытовой деятельности, так и от отходов промышленности и сельского хозяйства выдвигает на первый план задачу по поиску новых адсорбентов, способных поглощать увеличивающиеся количества и типы загрязнителей. Органические красители и ионы тяжелых металлов, составляют группу загрязняющих веществ, к которым обычные очистные сооружения, как правило, имеют низкую эффективность удаления, и они сильно влияют на водную экосистему. Исследования по использованию магнитных наноматериалов в качестве адсорбентов расширяются во всем мире из-за легкости магнитной сепарации и возможности их повторного использования. Так, магнитные наночастицы ферритов являются ведущими кандидатами для удаления из водных растворов тяжелых металлов, фармацевтических препаратов, различных красителей. В проекте предлагается исследование адсорбционной способности магнитных наночастиц ферритов, различного химического, фазового состава и морфологии, покрытых различными функциональными оболочками, по отношению к различным типам органических красителей, а именно, катионных – метиленовый синий (MB), родамин С (RhC), и анионных – Конго красный (CR), метиловый оранжевый (MO), и эозин Y (EoY). Будут исследованы наночастицы оксидов железа и кобальт содержащие ферриты: Co3-xFexO4, Co1-xFeхMn2O4, Co1-xMgxFe2O4, с различным содержанием х. Наночастицы были получены в рамках договоров о сотрудничестве в Томском политехническом университете, СанктПетербургском университете, и в университетах городов Пингтун (Тайвань) и Амити (Индия). Поскольку способ синтеза играет определяющею роль в свойствах поверхности наночастиц, предполагается различная адсорбционная емкость к разным типам загрязнителей не только у магнитных частиц различного фазового состава и с различными оболочками, но и у одинаковых по составу частиц, полученных различными способами. Все образцы имеются в распоряжении коллектива. Будет проведена структурная характеризация частиц, определены морфологические особенности, исследованы магнитные, а в некоторых случаях магнитооптические свойства, и изучены временные и концентрационные зависимости адсорбционных свойств наночастиц для всех, перечисленных выше загрязнителей. Будут опробованы различные способы регенерации адсорбционных свойств. Сочетание используемых участниками проекта теоретических подходов и экспериментальных методик создаст задел и значительно расширит опыт использования наночастиц в качестве адсорбентов органических красителей и позволит установить обратную связь с технологами для изменений условий синтеза и функционализации наночастиц для создания избирательной адсорбции к определенным загрязнителям. Использование наночастиц, для адсорбции обладает рядом важных преимуществ по сравнению с классическими сорбентами, а именно легкость извлечения из среды, способность модифицировать поверхность, возможности многократного использования, улучшение степени очистки. При этом для перехода к практическому их использованию необходимы расширение, как фундаментального понимания происходящих процессов, так и обобщения большого количества экспериментальных данных.