Ученик челябинского лицея разработал способ очистки воды от солей тяжелых металлов

Ученик 10 класса лицея №77 Челябинска Максим Бондаренко занял 1 место во всероссийском конкурсе проектно-исследовательских работ «Грани науки». Конкурсная работа «Экспресс-метод обнаружения катионов меди в воде и сорбционные способы очистки» назвали лучшей. Юный исследователь удостоен почетного диплома победителя. Как известно, Челябинск – город промышленный. Здесь сосредоточено множество предприятий цветной и черной металлургии, горнодобывающей промышленности, машиностроения, энергетики. Важно вовремя обнаружить превышение солей тяжелых металлов в воде, которую мы пьем, для предотвращения серьезных осложнений. В своем проекте Максим предложил простой, а главное безопасный способ обнаружения меди в воде, доступный обычным людям. Для этого потребуется две небольшие стеклянные емкости объемом 25мл– их часто называют пенициллинками, одна из которых наполняется водой в объеме 5 мл, которая не содержит, предположительно, ионы меди. Во вторую емкость необходимо добавить воду также в объеме 5мл, резорцин 0,1г и гидроксид калия 0,2г -катионы меди. Далее нужно добавить воду, содержащую катионы меди в первую емкость с чистой водой для получения реакции. Загрязненная вода содержит 1мг/л катионов меди, что соответствует предельно-допустимой концентрации (ПДК) меди в воде. Если концентрация будет превышена, вода во первой емкости окрасится в зеленый цвет в течение 15 минут. Если же в воде слишком высокая концентрация меди, тогда реакция протекает быстрее. Ионы меди выступают в роли катализатора, что ускоряет окислительные реакции. Именно благодаря этому методу можно обнаружить опасное превышение концентрации этого металла в воде. Вторая часть проектной работы Максима направлена на сорбционную очистку воды. Для этого используется специальная самодельная колонка и катионит (катионообменная смола) - твердое нерастворимое вещество, способное обменивать свои ионы на ионы из окружающего их раствора. Катионообменную смолу нужно измельчить и поместить в чистую воду, тогда образуется взвесь с водой. Частицы этой смолы отделяют и промывают, в результате получается олигомер-катионит. Далее смолу высушивают и помещают в верхний слой колонки на 2/3 объема, а 1/3 нижнего объема занимает силикагель. Затем нужно добавить раствор сульфата меди в малом объеме и взболтать. При этом происходит исчезновение зеленой окраски раствора. Таким образом происходит очистка воды путем связывания частиц химических веществ. Колонка для очистки воды от меди напоминает обычный домашний фильтр. По словам научного руководителя Максима, Марса Вахидова, синтезированный катионит обладает высокой поглощающей способностью. «Максим, по сути, может использовать отходы местного производства, например, коксохимического, и уже из этих отходов получить ценные материалы, что позволяет решить экологические проблемы при минимальных затратах. При использовании такой очищающей колонки в воде остаются важные микроэлементы в необходимых количествах: такие, как марганец, железо, цинк и другие. А кроме меди эта колонка способна задерживать другие тяжелые металлы: свинец, ртуть и прочие. Иными словами, нам нужна вода, в которой есть почти все микроэлементы, но в разумных пределах. Благодаря этой колонке можно добиться состава полезных веществ, близкому к родниковой воде. Этот проект, безусловно, можно реализовать в производство» - комментирует Марс Нуриевич. По словам Вахидова, на реализацию данного проекта ушло три года. Если проект будет востребован, можно решить многие экологические проблемы, в том числе в Челябинске. Жители города смогут самостоятельно обнаруживать превышение концентрации меди в воде.