Тамбовщина — регион аграрный. Здесь ведут свою деятельность немало крупных хозяйств, специализирующихся на растениеводстве, свинокомплексов и птицеводческих предприятий. Учитывая растущие день ото дня показатели отрасли, работа каждого из них выстроена максимально эффективно, но, как водится, есть и обратная сторона медали. Зачастую вредные отходы производства АПК, несмотря на применяемые технологии очистки, всё же попадают в окружающую среду, негативно влияя на неё. Учёные ТГТУ, имея значительный успешный опыт решения задач, связанных с защитой окружающей среды и охраной здоровья человека, создают новые высокоэффективные материалы, способные очистить загрязнённые водные объекты от вредоносной химии, «скрестив» высокотехнологичные углеродные наноматериалы и бюджетные растительные отходы регионального АПК.
Открываю дверь лаборатории «Функциональные наноструктурированные материалы для процессов тонкой очистки жидкостей» и попадаю в особый мир. На столах — сложное оборудование, которое соседствует с разнообразными пробирками и контейнерами. Некоторые заполнены чем-то чёрным доверху, другие — наполовину, в третьих — лишь прикрыто донышко. «Нечто чёрное» внешне и по консистенции, которую, если приглядеться, можно рассмотреть сквозь тонкое стекло, напоминает пыль или чёрную патоку. Это для человека непросвещённого... На самом деле в пробирках содержатся различные углеродные субстанции. Хотя визуально трудно определить, где какая, химический состав у них разный.
Значительная часть оборудования уже закуплена. За время активной исследовательской работы по этому крупному направлению на кафедре, старт которой был дан в 2014 году, посчастливилось выиграть два крупных гранта, которые позволили оснастить лабораторию необходимой экспериментальной и диагностической базой. В итоге оставалось докупить лишь то, что требовалось именно для создания многофункциональных наносорбентов.
«С помощью гидротермальной карбонизации мы получаем углеродный субстрат, который ещё не может быть использован в качестве материала для очистки воды, — рассказывает кандидат технических наук доцент Ирина Буракова. — Затем мы его щелочным способом активируем, чтобы удалить органику, которая содержится внутри, и открыть пористое пространство».
На каждом этапе — своё оборудование. Для получения материала проводят гидротермальную карбонизацию (гидротермальная карбонизация — химический процесс преобразования различных органических соединений в структурированный углерод – прим.ред.) в автоклаве. Магнитная мешалка, нагревая до нужной температуры, равномерно перемешивает. Поскольку все материалы зачастую используются в виде сухого порошка, то без сушильного шкафа тоже не обойтись. Для определения эффективности работы конечного материала как сорбента используют ротаторы, центрифуги — в ней происходит отделение твёрдой фазы от жидкой. Для оценки влияния температуры на сорбцию (сорбция — поглощение твёрдым телом (сорбентом) различных веществ из жидкой среды – прим.ред.) применяют инкубаторы. Содержание вредных веществ в очищенном растворе определяют с помощью спектрометров и спектрофотометров.
На базе лаборатории подробно анализируются сорбционные характеристики получившегося в итоге материала. Специалисты исследуют сорбцию ионов тяжёлых металлов, в частности, самария, свинца, цинка, меди, а также — различных синтетических органических красителей, которых на самом деле целая линейка. Каждый компонент — шрот, отходы сои и рапса, травяная мука — вводится в исследование отдельно. Сейчас группа учёных работает со шротом. По словам Александра Буракова, уже получена целая линейка вариаций состава и степени активации этого материала. Материал, прошедший щелочную активацию, демонстрирует впечатляющие результаты — степень очистки по красителям достигает 99 процентов!
На каждый год работы по проекту определён свой список задач. Исследования на реальных водах запланированы на третий год, когда в условиях лаборатории будут проверены сорбенты выбранных линеек, и составлен их рейтинг. Для оценки конечных концентраций, по всей видимости, всё же придётся воспользоваться сертифицированными лабораториями, поскольку оборудование, имеющееся в распоряжении сотрудников кафедры, рассчитано на оценку одного элемента загрязнения, находящегося в воде, а не целого их набора.
Помимо научных сотрудников кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов», в проекте активное участие принимают аспиранты, магистранты и даже студенты. Большинство заинтересовались наноматериалами, ещё учась на младших курсах, и чуть позже уже выбрали их для научных изысканий. Под контролем опытных наставников они выполняют значительную часть лабораторных исследований, в соавторстве готовят научные публикации, выступают на конференциях. И, конечно, в перспективе надеются сказать своё слово в науке. Преемственность поколений, которой придерживаются в техническом университете буквально с момента его создания, этому всячески способствует.
Тамбовская жизнь
