НОВЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРОЦЕССЫ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И БИОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ

В традиционных методах очистки воды использование химических реагентов приводит к образованию токсичных побочных продуктов и отходов, требующих применения сложных и энергоемких технологий переработки. В соответствии с принципами устойчивого развития и «зеленых» технологий необходим существенный пересмотр существующих методов водоочистки. В обзоре рассмотрены основные тенденции инновационного развития технологий очистки и обеззараживания воды. Описаны модификации реагентов для водоочистки (флокулянтов, сорбентов и мембран) путем интеграции наночастиц, экологически совместимых материалов и «умных» композитов в традиционные структуры. Особенно перспективно использование композиционных наночастиц, в частности частиц со структурой «магнитное ядро — оболочка», в которой функциональные элементы закреплены на поверхности и обеспечивают селективное улавливание загрязнителей, включая патогенные микроорганизмы. Наличие магнитного ядра позволяет управлять частицами с помощью внешнего магнитного поля, что важно для их полного извлечения из воды после выполнения ими своих функций. Применение новых композиционных флокулянтов, содержащих неорганические и органические компоненты, способных обеспечивать высокоэффективное улавливание загрязнителей из воды, значительно уменьшает объемы используемых флокулянтов и образующегося осадка и тем самым позволяет снизить затраты на переработку осадка и экологический ущерб от его утилизации. Важную роль также играют новые углеродные наноструктуры и природные полимеры. В мембранах нового поколения дисперсные наночастицы могут придавать антибактериальные и фотокаталитические свойства, обеспечивая высокую эффективность обеззараживания и очистки. Новым направлением является разработка гибридных структур коагулянтов и мембран, свойства которых регулируются внешними воздействиями, включая температуру, pH, свет, а также электрические, магнитные и электромагнитные поля.