Модифицированная глина может удалять гербицид из воды

Создав аккуратно расположенные щели в глинистом минерале, профессор экспериментальной физики твердого тела Гронингенского университета Петра Рудольф смогла отфильтровать воду для удаления токсичного гербицида. После удаления загрязнителя путем нагревания материала глину можно использовать повторно. Рудольф представляет это исследование, подтверждающее принцип, вместе с коллегами из Греции в журнале Environmental Science Nano.

В Нидерландах выращивают много сахарной свеклы. На этих полях широко используется гербицид хлоридазон. Это соединение токсично для человека, не разлагается в природе и в конечном итоге просачивается в грунтовые воды. Концентрации хлоридазона в грунтовых водах в настоящее время ниже порога безопасности, но, поскольку он устойчив в окружающей среде, ожидается их увеличение. «Очистные сооружения могут разлагать хлоридазон с помощью УФ-света, но продукты разложения хлоридазона также токсичны», — объясняет Рудольф.

Рудольф адаптировала технику создания четко определенных нанополостей в глине для улавливания гербицида. «Глина — это слоистый минерал, слои которого имеют отрицательный заряд и разделены положительными ионами. Мы можем заменить их молекулярными столбиками собственной конструкции». Естественные глины сначала промывают, а затем обрабатывают солями натрия. Натрий заменяет естественные положительные ионы между слоями. «Эти ионы натрия окружены водной оболочкой, которая немного раздвигает слои. Просто добавляя молекулы столбиков в воду, они заменят натрий».

Эти столбики обычно изготавливаются из оксида кремния с добавлением химической группы, определяющей сродство полостей. Рудольф: «В данном случае мы добавили ионы меди, чтобы привлечь хлоридазон и его продукты разложения». Функционализированная глина поглотила гербицид в значительных количествах: почти 900 миллиграммов на килограмм глины. «Это хороший результат, и мы видим возможности для дальнейшего увеличения поглощения». Более того, Рудольф и ее коллеги показали, что гербицид удаляется нагреванием глины, которую затем можно использовать снова.

Первые результаты были получены при концентрации хлоридазона в 10 раз выше максимальной, измеренной в окружающей среде. Кроме того, эксперименты проводились в чистой воде. «Итак, нам нужно повторить это в реальной грунтовой воде, чтобы увидеть, влияют ли другие соединения на поглощение». Если все эти тесты дадут положительные результаты, следующим вопросом будет, как превратить эту глину в продукт, который можно использовать в очистке воды. «Варианты: добавить глину в воду, а затем извлечь ее фильтрацией, или встроить глину в мембрану», — объясняет Рудольф.

Изменяя ширину щелей и сродство столбиков, можно улавливать различные химические соединения с помощью функционализированной глины. «Мы тестируем системы для удаления из воды двух других соединений, — говорит Рудольф. — Кроме того, аналогичную систему можно создать с использованием других слоистых материалов, таких как оксид графена».