Ученые НИТУ МИСИС создали мезопористые наночастицы феррита кобальта, способные поглощать различные органические красители благодаря контролю размера пор. Эта разработка открывает перспективы для очистки промышленных стоков без сложной химической модификации сорбента. Ключевое преимущество: материал сохраняет высокую эффективность после многократного применения.
Проблема Органических Красителей в Воде
Органические красители представляют собой один из самых распространенных загрязнителей водной среды. Они попадают в стоки текстильных, фармацевтических и химических предприятий, плохо удаляясь традиционными методами. Современные магнитные наноадсорбенты требуют химической обработки поверхности для эффективного связывания загрязнений. Подобные покрытия сужают спектр захватываемых веществ, усложняют эксплуатацию очистных систем и восстановление сорбента.
Решение: Архитектура Вместо Химии Поверхности
Специалисты НИТУ МИСИС и РНИМУ им. Н.И. Пирогова доказали: модификация поверхности не обязательна. Ключ к успеху лежит в правильной внутренней структуре наночастиц, которая определяет механизм и специфику поглощения красителей.
Магнитные Стержни с Порами
Ученые синтезировали стержневые наночастицы феррита кобальта, миниатюрные магнитные палочки с порами двух видов: мелкими (до 10 нм) и крупными (до 50 нм). Соотношение пор регулировали скоростью нагрева при обжиге матрицы: медленный нагрев увеличивал долю мелких пор. После очистки воды наночастицы легко извлекаются обычным магнитом.
Тестирование на Ключевых Красителях
Исследователи проверили поглощение, добавив наночастицы в растворы трех промышленных красителей: метиленового синего, метилового оранжевого и эриохрома синего. К.х.н. Алексей Никитин, доцент кафедры физического материаловедения НИТУ МИСИС, пояснил: "Эти красители выбраны не случайно: они массово используются в промышленности, устойчивы в природе и сложны для очистки стандартными методами. Наш сорбент уверенно поглощает каждый из них".
Неожиданное Поведение Эриохрома Синего
Эриохром синий показал уникальный эффект: при контакте с наночастицами он формировал крупные агрегаты размером в сотни нанометров. При низких концентрациях краситель хорошо поглощался, но при высоких концентрациях агрегаты возвращались в раствор. Такое поведение зафиксировано впервые для этого класса веществ. Подробности опубликованы в журнале Journal of Colloid and Interface Science (Q1).
Новый Взгляд на Сорбенты и Будущее
Д.х.н. Максим Абакумов, заведующий лабораторией "Биомедицинские наноматериалы" НИТУ МИСИС, отметил: "Наша разработка меняет парадигму: главное не только химия поверхности, но и архитектура пор. В перспективе предприятия смогут применять сорбенты, настроенные на конкретные загрязнители, что проще, дешевле и надежнее в реальных условиях. Красители, благодаря разному строению и заряду в воде, также служат отличной платформой для изучения адсорбции".
Работа выполнена в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС "Биомедицинская инженерия и биоматериалы" по программе Минобрнауки России "Приоритет-2030".
Источник информации и фото: пресс-служба НИТУ МИСИС
