Новости химической науки > Наночастицы магнетита удаляют мышьяк из воды

Возможно, что в ближайшем времени для удаления частиц мышьяка из питьевой воды потребуется следующий своеобразный набор – ржавчина, оливковое масло и постоянный магнит.

Подобный способ очистки воды от токсичных примесей мышьяка предложен Научно-исследовательской группой из Университета Райс, работающей под руководством Вики Колвина. Идея способа возникла при изучении магнитных свойств наночастиц магнетита (Fe₃O₄).

Свойства оксидов железа, изученные на примере компактных образований, говорят о том, что для извлечения магнетита из раствора требуется очень сильное магнитное поле, применение которого на практике не будет приносить коммерческой выгоды. Однако свойства вещества в компактном состоянии не всегда совпадают со свойствами, которые то же вещество проявляет в наноразмерном состоянии.

Первоначально работа ученых состояла лишь в том, чтобы получить стабилизированные олеиновой кислотой наночастицы магнетита различных размеров и изучить их свойства. Исследователи решили изучить интенсивность магнитного поля, которая потребуется для извлечения полученных наночастиц из водной суспензии и совершенно неожиданно обнаружили, что для этой операции не нужно использование мощных электромагнитов. В ряде случаев наноразмерные оксиды железа покидали воду, притягиваясь к обычному постоянному магниту-подкове, входящему в комплект стандартных демонстрационных приборов для учебного процесса.

Магнитное разделение растворимых в воде частиц магнетита диаметром 16 нм. Градиент магнитного поля равен 23.3 T/м. (A) – Внешний вид коллоидного раствора сразу после помещения в сепаратор. (B) – через несколько минут после наложения магнитного поля раствор гетерогенизируется, черный осадок формируется на обратной стороне сосуда в точке с максимальным градиентом магнитного поля. (По материалам Science)

Известно, что оксиды железа способны связывать мышьяк. Американские исследователи решили определить, как размер наночастиц магнетита и площадь их поверхности влияет на эффективность очистки воды от мышьяка. Было обнаружено, что частички магнетита диаметром 12 нм эффективно удаляют из раствора практически весь мышьяк, в то время как аналогичная масса магнетита, состоящая из кристаллитов диаметром 300 нм, удаляет из воды не более 30% яда.

Ученые полагают, что хотя использовавшиеся в экспериментах наночастицы требуют особых условий образования и обладают высокой стоимостью, есть надежда на упрощение технологии. Колвин отмечает, что его исследовательская команда продолжит работу над разработкой методов очистки, чтобы единственными материалами, требующимися для удаления мышьяка из воды, были ржавчина и оливковое масло, а из приборов требовались только магнит и газовая плита.

Источник: Science 2006. 314. 964.