Новый процесс эффективно фильтрует гормоны из воды

1 октября 2020 г. | Джеральд Ондри

Питьевая вода может быть загрязнена микрозагрязнителями, в том числе стероидными гормонами, которые используются в качестве медицинских препаратов и противозачаточных средств. Хотя их концентрация в сточных водах может составлять всего несколько нанограммов на литр, такое небольшое количество уже может нанести вред здоровью человека и отрицательно повлиять на окружающую среду. Из-за низкой концентрации и небольшого размера молекул стероидные гормоны не только трудно обнаружить, но и трудно удалить — традиционных технологий очистки сточных вод недостаточно.

Чтобы решить эту проблему, профессор Андреа Ирис Шефер, руководитель Института передовых мембранных технологий (IAMT) Технологического института Карлсруэ (KIT; Германия; www.kit.edu), и ее команда разработали процесс, который сочетает в себе ультрафильтрацию (УФ) с адсорбция активированным углем в одной фильтрующей среде.

Исследователи IAMT разработали и усовершенствовали этот процесс вместе с производителем фильтров Blücher GmbH (Эркрат, Германия; www.bluecher.com), а коллеги из Института функциональных интерфейсов KIT, Института прикладных материалов и Нано-микроустановки в Карлсруэ охарактеризовали материал. . Исследование было опубликовано в номере журнала Water Research от 15 октября.

«В этом процессе (диаграмма) вода сначала продавливается через полупроницаемую мембрану, которая удаляет более крупные примеси и микроорганизмы», — объясняет Шефер. «Затем вода течет через слой частиц углерода позади (мембраны), которые связывают молекулы гормонов».

Ученые использовали модифицированные углеродные частицы (сферический активированный уголь на основе полимера; PBSAC). Ключевым моментом было определение оптимального диаметра углеродных частиц. Используя слой активированного угля толщиной 2 мм, исследователи уменьшили диаметр частиц с 640 до 80 мкм и сумели устранить 96% эстрадиола, содержащегося в воде. За счет увеличения концентрации кислорода в активированном угле кинетика адсорбции еще больше улучшилась и была достигнута эффективность отделения эстрадиола более 99%. «Этот метод обеспечивает высокий расход воды при низком давлении, является энергоэффективным и разделяет множество молекул без образования каких-либо вредных побочных продуктов», — говорит Шефер. «Наша технология позволяет нам достичь эталонного значения в один нанограмм эстрадиола (физиологически наиболее эффективного эстрогена) на литр питьевой воды, предложенного Европейской комиссией».