Ресурсосберегающие нанотехнологии в водоочистке
Автор: Борисова Оксана Николаевна, Доронкина Ирина Геннадиевна, Феоктистова Валентина Михайловна
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов
Статья в выпуске: 2 т.13, 2021 года.
Бесплатный доступ
В работе рассмотрено перспективное направление развития нанотехнологий в области водоочистки и водоподготовки. Во введении показано, проблема в России заключается не в нехватке воды, а в ее качестве, очистка воды необходима для предотвращения загрязнения водных объектов, методы самоочищения не способны справиться с большими нагрузками загрязняющих веществ, многие из которых неизвестны для процессов естественного воспроизводства. Уровень очистки воды зависит от того, насколько она загрязнена и какие вещества в ней содержатся. Использование нанотехнологий в процессах нейтрализации сточных вод (СВ) позволит устранить нерастворимые осадки, отходы химической промышленности и вредные микроорганизмы. Методы и материалы. В настоящей работе применены аналитические методы использования нанотехнологий, все чаще в водоочистке используются нофильтрационные и мембранные методы. Для получения углеродных нанотрубок используются такие методы, как дуговой заряд, абляция и газофазное осаждение. Результаты. Приведены перспективные углеродные наноматериалы, для создания мембран для очистки/обеззараживания/опреснения воды. Показано новое поколение мембран для фильтрации, дезинфекции, опреснения: графен и углеродные нанотрубки - эти элементы являются абсолютно новыми представителями класса наноматериалов. Обсуждение. Установлено, что такие мембраны характеризуется не только высокой скоростью пропускания воды, но и исключительной селективностью. Такие мембраны особенно перспективны для биомедицины, поскольку большие мембраны необходимы для процессов нанофильтрации или опреснения. Выводы. Рассмотрены новые экологические, ресурсосберегающие технологии, которые приведут к совершенствованию научно-технической, производственной и коммерческой деятельности, которая через практическое использование идей и изобретений приведет к созданию и внедрению лучших продуктов, технологий и любых технических организационных решений. Одним из наиболее перспективных направлений развития нанотехнологий в области водоочистки и водоподготовки является мембранная технология с использованием инновационных наноматериалов: графена и углеродистых нанотрубок.
Водоочистка, нанофильтрация, технология, наномембраны, графен, углеродистые нанотрубки
Короткий адрес: https://sciup.org/142226598
IDR: 142226598 | УДК: 628.31+621 | DOI: 10.15828/2075-8545-2021-13-2-124-130
Resource-saving nanotechnologies in waste water treatment
This paper examines the prospective field of nanotechnology development in the area of wastewater treatment and water processing. The introduction showed (no need for comma) that the Russian problem is not the lack of water - but its quality. Water treatment is needed to prevent water facilities from pollution. Self-cleaning methods cannot withstand the massive impact of pollutants, some of which are unknown for their natural reproduction processes. The degree of purification depends on the concentration of the pollution and the content of different substances within it. The use of nanotechnologies in effluent neutralization (EN) processes will allow removing insoluble sludges, wastes of chemical industry, and harmful microorganisms. Methods and materials. This work presently uses analytical methods to study nanotechnologies. Nanofiltration and membrane methods are frequently used in wastewater treatment. Methods such as arc charge, ablation, and gas-phase deposition are applied to obtain carbon nanotubes. Results. The authors describe promising carbon nanomaterials for production of membranes used in purification/decontamination/ desalination of water. The new generation of membranes for filtering, disinfection, and desalination have been shown. These include graphene and carbon nanotubes which present absolutely new nanomaterial. Discussion. It was revealed that such membranes are characterized not only by a high water percolation rate, but also by extraordinary selectivity. Such membranes are particularly promising in the field of biomedicine, as large membranes are necessary for the nanofiltration and desalination processes. Conclusions. This paper examines new ecological and resource-saving technologies making possible improved research, industrial and commercial activities (which by means of practical implementation of inventions will lead to improved products), technologies and organizational decisions. One of the most promising areas for the development of nanotechnologies applied in waste water treatment is the advancement of membrane technology employing innovative materials, specifically graphene and carbon nanotubes.
Список литературы Ресурсосберегающие нанотехнологии в водоочистке
- Борисова О. Классификации сточных вод по разным критериям и методы их очистки // Водоочистка. – 2019. – № 3. – С. 57–61.
- Шубов Л.Я., Борисова О.Н., Доронкина И.Г. Технология сточных вод. Контроль качества окружающей среды // Учебное пособие по дисциплине «Инженерная защита окружающей среды при обращении с отходами производства и потребления». – специальность «Инженерная защита окружающей среды»: электронное издание. – Москва, 2013. – № 0321401109.
- Шубов Л.Я., Борисова О.Н., Доронкина И.Г. Технологии сточных вод (инженерная защита гидросферы) // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. – 2010. – № 6. – С. 2–128.
- Шубов Л.Я., Борисова О.Н., Доронкина И.Г. Повышение экоэффективности технологии очистки сточных вод // Водоочистка. – 2016. – № 11. – С. 26–32.
- Доронкина И.Г., Борисова О.Н. Эколого-экономическая эффективность технологических процессов очистки сточных вод // Сервис в России и за рубежом. – 2015. – Т. 9, № 4 (60). – С. 112–121.
- Шубов Л.Я., Борисова О.Н., Доронкина И.Г. Повышение экоэффективности технологии очистки сточных вод // Сервис в России и за рубежом. – 2014. – № 1 (48). – С. 153–162.
- Доронкина И.Г., Борисова О.Н. Очистка сточных вод современного города / Славянский форум. – 2020. – № 2 (28). – С. 146– 158.
- Шайтура С.В. Гибридные системы // Интеллектуальные системы и технологии Шайтура С.В. – Бургас: Институт гуманитарных наук, экономики и информационных технологий. – 2016. – С. 63–82.
- Шайтура С.В. Миссия выполнима // Славянский форум. – 2012. – № 1 (1). – С. 47–52.
- Шайтура С.В. Нейронные сети / Интеллектуальные системы и технологии Шайтура С.В. – Бургас: Институт гуманитарных наук, экономики и информационных технологий. – С. 47–62.
- Шайтура С.В. Природоохранные технологии – основа седьмого технологического уклада // Конструкторское бюро. – 2017. – № 3 (128). – С. 12–14
- Kremena Stereva, Shaytura S.V. Using The Terrestrial Laser Scanning Technology For Detection Of Cracks In Rock Massifs. Slavic Forum. 2021;1(31):241-247.
- Stereva Kremena, Postolovski A., Shaytura S.V. Using Mobile Laser Scanning In Road Safety Repair And Audit. Slavic Forum. 2021;1(31):248-257.
- Bokareva E.V., Silaeva A.A., Borisova O.N., Doronkina I.G., Sokolova A.P. Аnalysis of the world and russian e-commerce market: development trends and challenges. International Journal of Engineering and Technology(UAE). 2018;7(4.38):387-392.
- Borisova O.N., Silayeva A.A., Saburova L.N., Belokhvostova N.V., Sokolova A.P. Тalent management as an essential element in a corporate personnel development strategy. Academy of Strategic Management Journal. 2017;16(S1):31-46.
- Доронкина И.Г., Борисова О.Н. Ионообменные технологии очистки сточных вод с использованием ионитов // Наука, образование, производство в решении экологических проблем (Экология–2020): материалы XVI Международной научно-технической конференции. – Уфа. – 2020. – С. 291–296.
- Иванов Л.А., Борисова О.Н., Муминова С.Р. Изобретения в области нанотехнологий, направленные на решение практических задач. Часть I // Нанотехнологии в строительстве. – 2019. – Т. 11, № 1. – С. 91–101. – DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-1-91-101.
- Иванов Л.А., Капустин И.А., Борисова О.Н., Писаренко Ж.В. Изобретения, основанные на использовании нанотехнологий, позволяют получить принципиально новые технические результаты. Часть II // Нанотехнологии в строительстве. – 2020. – Т. 12, № 2. – С. 71–76. – DOI: 10.15828/2075-8545-2020-12-2-71-76.
- Baumgartner H. Nanopores for clean drinking water. Environment. Nanotechnology. 2010;3:18–20.
- Каграманов Г., Свитцов А., Каширина О. Нереализованный потенциал. Мембранная технология в мире и в России // Вода Magazine, 2013, № 11.
- De Volder M. F. L., Tawfick S. H., Baughman R. H., Hart A. J. Carbon nanotubes: present and future commercial applications. Science. 2013;339:535–539.
- Вигдорович В.И., Мищенко С.В., Ткачев А.Г. Наноструктурированные материалы и технологии. Современное состояние, проблемы и перспективы // Вестник ТГТУ. – 2007. – Т. 13, № 4, Препринт № 22, Рубрика 02. – С. 1–40.
- Fornasiero F., Park H. G., Holt J. K., Stadermann M., Grigoropoulos C. P., Noy A. and Bakajin O. Ion exclusion by sub-2-nm carbon nanotube pores. P. Natl. Acad. Sci. USA. 2008;105:17250–17255.
- Corry B. Water and ion transport through functionalised carbon nanotubes: applications for desalination technology. Energy Environ. Sci. 2011;4:751–759.
- O’Hern S.C., Boutilier M.S., Idrobo J.-C., Song Y., Kong J., Laoui T., Atieh M., Karnik R. Selective ionic transport through tunable subnanometer pores in singllayer graphene membranes. Nano Lett. 2014;14:1234–1241.
- Nair R.R., Wu H.A., Jayaram P.N., Grigorieva I.V., Geim A.K. Unimpeded permeation of water through helium-leak-tight graphenebased membranes. Science. 2012;335:442–444.
- Joshi R.K., Carbone P., Wang F.C., Kravets V.G., Su Y., Grigorieva I.V., Wu H.A., Geim A.K., Nair R.R. Membranes precise and ultrafast molecular sieving through graphene oxide. Science. 2014;343:752–754.
