Одна из важных экологических проблем — загрязнение сточных вод фенолом. Он образуется в результате работы нефтеперерабатывающих и коксохимических предприятий. Это высокоопасное вещество, которое при превышении допустимой концентрации может вызывать отравление, раздражение слизистых оболочек, ожоги кожи и другие последствия. Для очищения воды от отходов применяют в том числе фильтры на основе активных углей. Исследователи Пермского Политеха предложили технологию, с помощью которой можно использовать их многократно. Микроорганизмы восстанавливают и даже усиливают свойства активных углей.
Результаты исследования ученые опубликовали в сборнике материалов всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Химия. Экология. Урбанистика» (2022).
— Фенол представляет собой бесцветные игольчатые кристаллы со специфическим запахом, которые растворяются в воде, щелочах, спирте, бензоле и ацетоне. Его используют в нефте- и сланцеперерабатывающей, лесо- и коксохимической отраслях. Наиболее высокая концентрация фенола отмечается в стоках коксохимических предприятий. Бактерицидные свойства этого вещества не позволяют направлять загрязненную воду на биологические очистные сооружения, — отмечает один из разработчиков, аспирант кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха Егор Першин.
По словам химиков, фенол относится к высокотоксичным веществам. Превышение предельно допустимой концентрации может вызывать отравление, раздражение слизистых оболочек, ожог кожи, нарушение функций нервной системы и дыхания, расстройство пищеварения и другие последствия.
Для очистки воды от фенола используют различные методы, в том числе адсорбцию. В процессе очистки «фильтры» с активными углями, полученными на основе каменного угля, каменноугольного полукокса, скорлупы орехов, лузги и отходов деревопереработки, поглощают вредные вещества из стоков. Благодаря системе сорбционных пор они извлекают фенол практически полностью. Но после использования их утилизируют, что экономически невыгодно, считают ученые.
Исследователи из Пермского Политеха предложили восстанавливать свойства активных углей, насыщенных фенолом, с целью их многократного использования. Этого можно добиться с помощью специально выделенной культуры микроорганизмов. Сначала ученые исследовали свойства «фильтров» с активным углем из каменноугольного сырья и скорлупы кокосового ореха. Они погрузили их в водный раствор с высокой концентрацией фенола и определили, что наиболее эффективным по отношению к фенолу является активный уголь «КАУСОРБ». Концентрация фенола после очистки оказалась ниже предельно допустимых норм.
— Чтобы восстановить свойства «фильтров», мы выделили из активного ила культуру микроорганизмов и адаптировали ее к фенолу. Мы подобрали условия, при которых бактерии сохраняют жизнеспособность в питательной среде в присутствии загрязнителя. Активные угли, насыщенные фенолом, погрузили в раствор с микроорганизмами при температуре 30 °С на 3–4 суток и постоянно перемешивали. Затем мы отделили их от жидкости, промыли и высушили. Поглотительная способность активных углей после биохимический обработки достигала первоначального значения, а в некоторых случаях даже превышала его, — объясняет руководитель проекта, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха, кандидат химических наук Елена Фарберова.
Технология пермских ученых позволит многократно использовать активные угли для очистки воды. Это поможет улучшить состояние окружающей среды и сэкономить средства предприятий.