Авг 14 2001

Биоэнергетические наноструктуры

Биоэнергетические наноструктуры

на углеродных сорбентах – эффективные очистители водных экосистем

Д.И. Швец

Институт сорбции и проблем эндоэкологии НАН Украины, г. Киев

Работами последнего времени было показано, что углеродминеральные материалы на основе растительного сырья являются эффективными поглотителями нефти из водной поверхности и почв, что предопределяет перспективы их практического применения. Несмотря на высокую нефтеемкость и аномальный характер поведения сорбентов при поглощении нефти неясными остаются вопросы поведения таких углеродных и углеродминеральных материалов как при очистке воды от жидких углеводородов, так и при очистке жидких углеводородов от токсических примесей. К таковым относятся на сегодняшний день асфальтены, смолы, серу содержащие соединения, формальдегид, бензол и др. Наличие их в топливе ведет к тому, что выделяемые выхлопными трубами автомобилей оксиды серы и азота, формальдегиды, продукты горения токсических примесей не только усиливают загрязнение окружающей среды (нынешний вклад "средств передвижения" в убийство экологии составляет почти 99 %), но и, самое главное, являются причиной множества "новых" заболеваний.

Существующие на сегодняшний день сорбционные процессы, которые составляют основу большинства технологических схем очистки – это гетерогенные процессы, протекающие на границе раздела фаз представляют огромный теоретический и практический интерес, так как существующие с их помощью пути интенсификации позволяют получать материалы с новыми свойствами и обеспечивать эффективное протекание технологических процессов. Среди применяемых на сегодняшний день путей интенсификации широкое распространение получили методы УФ, ИК, радиационного и лазерного стимулирования и др.

Для ускорения процесса очищения воды и почв от нефти, нефтепродуктов, органических соединений, ионов тяжелых металлов одним из

наиболее перспективных нами представляется новое направление, базирующееся на использовании в качестве интенсификатора энергоактивных наноструктур – активных форм микроорганизмов иммобилизованных на матрице.

В работе рассмотрена возможность использования биоэнергетических наноструктур, представляющих собой углеродминеральную матрицу, содержащую в качестве наноструктур активные формы микроорганизмов деструктирующего типа.

Это обусловлено тем, что применение многих из известных чистых препаратов ограничено различными физико-химическими факторами, температурой и т.д. Кроме того, они требуют строго определенных условий нанесения на поверхность воды или почвы.

В работе предложены новые гетерогенные биокатализаторы типа биоэнергетических наноструктур, иммобилизованных на матрице. В качестве деструкторов использованы комплексные (ассоциативные) культуры микроорганизмов и актиномицетов. Бактерии, выделенные из загрязненных зон, являются доминирующими компонентами микробиоценозов сред, загрязненных нефтью, нефтепродуктами, бытовыми отходами, стоками животноводческих комплексов, органические соединения.

Отличительной особенностью предлагаемого подхода является использование экономически чистых матриц, не наносящих вреда окружающей среде и содержащих в своей структуре соединения элементы питательной среды для микроорганизмов.

Создание на объединении этих факторов биоэнергетических нано-структур позволяет обеспечить высокую эффективность их действия. Как видно из таблиц 1 и 2 эффективную биодеструкцию широкого спектра токсических веществ (нефти, нефтепродуктов, бытовых отходов, животноводческих комплексов).

Применение иных разновидностей гетерогенных биоэнергетических наноструктур, созданных на основе углеродминеральных матриц сульфоредуцирующих бактерий позволило предложить новый подход к технологиям очистки почв и технологических растворов от радионуклидов. Проведенными полевыми опытами было показано, что фитосорбционные методы с использованием биокатализаторов позволяют в 6-7 раз снизить активность почв практически полностью (96-99 %) очистить технологические растворы от широкого спектра радионуклидов.

Варьирование природы модифицирующих добавок, как было установлено нами экспериментально, позволяет очищать технологические растворы от органических соединений (фенол, крезол, гваякол) тяжелых металлов (Hg, Zn, Cu, Ph), бора и т.д. на 97-99 %.

Таблица 1.

Показатели

Величина параметра

Степень извлечения нефтепродуктов на поверхности води, %

Степень связывания нефтепродуктов на поверхности грунта, %

Время связывания нефтепродуктов на поверхности воды

Время биодеструкции сорбированных нефтепродуктов

-97-99,5

- 90-98

- 1-5 мин.

- 5-30 суток

Таблица 2.

Показатели

Величина параметра

Степень биодеструкции, %

Время биодеструкции, сутки

Норма использования, г/10 л

Температурный интервал

использования, 0С       

95 – 99

1 – 30

не больше 30 л

+ 5 - + 40

Биоэнергетические наноструктуры обеспечивают также не только эффективную очистку жидких углеводородов от примесей (серу содержащие соединения, формальдегид, асфальтены, смолы) на 98-99 %, но и обеспечить в дальнейшем полную их биодеструкцию.

Разработанные способы очистки воды и почв могут быть реализованы в виде различных технологических схем, способных обеспечить эффективную очистку воды и почв от широкого спектра примесей.

В работе рассматривается механизмы гетерогенных процессов с участием биоэнергетических наноструктур и приводятся конкретные примеси осуществления процессов очистки на практике.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.