Очистка стоков как изобретательская задача

26 Сентября 2018 

Если задать вопрос о том, какой материал подойдёт для батарей, первое, что приходит на ум —  литий и кобальт. А как насчёт красителя, который широко используется в промышленности?

Метиленовый голубой даёт интенсивный сапфировый цвет, а одной его капли достаточно для того, чтобы окрасить значительный объём воды. Звучит как отличный инструмент для текстильных предприятий? Именно там он себя зарекомендовал. Тем не менее есть и обратная сторона медали: сточные воды таких фабрик представляют угрозу для населения и окружающей среды. В высокой концентрации краситель может вызывать нарушения здоровья у человека (включая онкологические заболевания и генетические мутации), кроме того метиленовый голубой даёт настолько плотный окрас воды, что растения водоёмов, куда осуществляют сброс, теряют возможность фотосинтеза. Возникает задача: каким образом эффективно очистить стоки от красителя?

Если Вы уже начали перебирать в уме всевозможные технологии очистки, останавливайтесь: удаление именно метиленового голубого – одна из самых изученных проблем, но эта история будет интересней. Кандидат наук в области химии Анюла Коссваттарачи (Anjula Kosswattaarachchi), Университет Буффало, работала над вопросами по удалению опасных загрязнений из стоков текстильных фабрик в рамках проекта Института нанотехнологий Шри Ланки. Одновременно Анюла изучала разновидность жидких батарей – проточные батареи. И у неё появилась идея соединить две концепции: попробовать использовать загрязнённые красителем стоки в качестве источника питания.

Проточные батареи представляют собой два резервуара с жидкими электролитами, которые устанавливаются рядом и соединяются друг с другом в центре через мембрану. Электролиты прокачиваются через неё, происходит химическая реакция и вырабатывается энергия. Преимуществами таких батарей является безопасность, относительная неограниченность в размерах (как следствие – возможность питать множество энергопотребителей), а также продолжительное сохранение энергии.

В свою очередь, при приготовлении раствора электролита как правило добавляется соль. «Сапфировые стоки» уже содержат соль, а значит гипотетически могут быть использованы в батареях. Анюла с коллегами провели ряд экспериментов и подтвердили эту гипотезу: опытные образцы таких батарей прошли по 50 циклов зарядки-разрядки, показав хороший уровень стабильности. По расчётам, используя метиленовый голубой в качестве элемента батареи, можно генерировать до 9,6 кДж энергии из литра раствора. На данный момент учёные проводят исследования материалов, которые могут быть скомбинированы с метиленом для работы таких батарей в реальных условиях, а также готовятся к испытаниям на промышленных стоках.

Проект находится на ранних стадиях и пока что не был опробован на предприятиях, однако результаты экспериментов выглядят многообещающе, демонстрируя, как проблему можно превратить в эффективное решение.

Источник