ACS Central Science: Углеводные полимеры помогут очистить воду от загрязнителей

Вода, загрязнённая тяжёлыми металлами, может быть опасна в равной мере для человека и водных обитателей.

Исследователи создали сахароподобный полимер, который удаляет тяжёлые металлы из воды. В ходе испытаний он удалил кадмий и свинец из речной воды, содержащей эти стойкие загрязнители.

Некоторые ионы тяжёлых металлов могут быть токсичными при высоком содержании в питьевой воде.

Для очистки воды используют фильтрацию, но этот метод энергоёмкий и требует частой замены мембран.

Исследователи обратились к растениям: они защищают свои клетки полисахаридами, которые задерживают ионы металлов. В одном из исследований учёные использовали экстракты липких полисахаридов из окры и алоэ для удаления микропластика из сточных вод. Однако некоторые полисахариды растворяются в воде, поэтому требуется добавить вещество для образования геля, который захватывает и удаляет металлы.

Кассандра Каллманн и её группа из Техасского университета в Остине хотят создать материал с сахароподобной структурой и контролируемой растворимостью в воде для удаления тяжёлых металлов из воды.

Команда создала несколько полимеров, состоящих из нерастворимой в воде основы с водорастворимыми углеводами.

В ходе испытаний выяснилось, что полимер, содержащий группу карбоновой кислоты, наиболее эффективно связывал ионный кадмий. Через три минуты после добавления воды с ионным кадмием этот полимер образовывал видимые комки, которые можно было отфильтровать. При регулировании кислотности воды сгустки растворялись, высвобождая кадмий.

После трёх циклов связывания, комкования и растворения полимер сохранил свою эффективность улавливания металлов, что говорит о его потенциале для вторичной переработки.

Команда испытала углеводсодержащий полимер на воде из реки Колорадо с ионами кадмия и свинца. В образце воды было гораздо больше ионов кальция, натрия и магния. За 24 часа полимер улавливал до 20% кадмия и до 45% свинца. Ионов других металлов он поглощал мало. По мнению исследователей, их материал может эффективно очищать воду и имеет перспективы для дальнейшего использования.

Результаты опубликованы в из ACS Central Science.

11.09.2024