Новая разработка ЮФУ преобразует промышленные стоки в ценные металлы

Фото: пресс-служба ЮФУ

Исследователи Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ представили революционную разработку, способную коренным образом изменить подход к очистке промышленных сточных вод гальванического производства. Новая технология не просто нейтрализует опасные вещества, но и извлекает из отходов ценные металлы, такие как никель, превращая экологическую проблему в экономическую выгоду.

Суть инновационного метода заключается в уникальном сочетании электрохимических процессов и передовых технологий минерализации. На первом этапе специальная установка с электродами из диоксида свинца и нержавеющей стали эффективно извлекает ионы никеля – стратегически важного металла, широко используемого в различных отраслях промышленности. Последующая обработка инновационным минерализатором CaAl-900 обеспечивает полную нейтрализацию оставшихся опасных соединений.

Экспериментальные результаты превзошли все ожидания. Технология демонстрирует беспрецедентную эффективность: 99,8% никеля возвращается в производственный цикл, а 99,1% вредных веществ превращаются в безопасные соединения. При этом качество очищенной воды полностью соответствует самым строгим экологическим стандартам.

«Это исследование значимо, поскольку предлагает новый способ решения проблемы очистки сточных вод химического никелирования. Оно не только снижает загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами и фосфором, но и позволяет рециклировать ценный никель. В промышленности это поможет гальваническим предприятиям соответствовать экологическим требованиям, экономить затраты за счет рекуперации никеля и способствовать устойчивому развитию отрасли», – подчеркивает Вишну Раджпут.

Успешные испытания на производственных мощностях китайской компании Beijing Keeven Aviation Instrument подтвердили работоспособность метода в реальных промышленных условиях. В исследовании успешно очищались реальные сточные воды химического никелирования. После электрохимической обработки и сверхстабильной минерализации общий фосфор и никель в стоках соответствовали нормативам сброса.

«Это показывает, что технология имеет потенциал для практического применения. Для полномасштабного внедрения в промышленность необходимы дальнейшие испытания в больших масштабах, чтобы проверить стабильность и рентабельность метода в различных производственных условиях. Также требуется сотрудничество с гальваническими предприятиями для оптимизации технологии под промышленные масштабы. На данный момент аналогичная технология еще не применяется на практике», – отметил кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник АБиБ ЮФУ, руководитель международной лаборатории нанобиотехнологий Вишну Раджпут.

Разработанная технология очистки находит применение в ключевых отраслях гальванической промышленности: автомобилестроении, электронной и аэрокосмической отраслях, где активно используются процессы химического никелирования. Новый метод позволяет эффективно обрабатывать производственные стоки. Это решение не только минимизирует экологический след предприятий, но и создает замкнутый цикл использования ценных металлов, возвращая их в производственный процесс.

Данное исследование стало возможным благодаря плодотворному сотрудничеству между Южным федеральным университетом и Пекинским университетом химических технологий (BUCT) в рамках действующего меморандума о взаимопонимании (MoU) для реализации подобных научных коллабораций.

«Мы высоко оцениваем совместные усилия профессора Гуаи Чжао из State Key Laboratory of Chemical Research Engineering, BACH, China. Финансовая поддержка Национального научного фонда Китая и программы инноваций Пекинского аграрного университета позволила вывести проект на качественно новый уровень», – отмечают ученые ЮФУ.

Ученые подчеркивают, что разработанный метод обладает значительным потенциалом для более широкого применения. Его базовые принципы могут быть адаптированы не только для очистки сточных вод химического никелирования, но и для других видов промышленных стоков, содержащих фосфорные соединения и ионы тяжелых металлов. Однако для успешного масштабирования технологии необходимы дополнительные исследования, направленные на оптимизацию параметров процесса с учетом специфики состава сточных вод различных производств.

Важным этапом в развитии проекта может стать сотрудничество с российскими промышленными предприятиями. При их поддержке возможно проведение завершающих этапов исследований, включая тестирование технологии в реальных производственных условиях, с последующим внедрением на конкретных производствах. Такое партнерство позволит адаптировать ее под актуальные потребности отечественной промышленности, обеспечив экономическую выгоду и снижение экологической нагрузки. Результаты исследования изложены в научном журнале Chemical Engineering Science.

Напомним, Южный федеральный университет является участником программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030»(нацпроект «Молодежь и дети»). Коллектив Академии биологии и биотехнологии Д.И. Ивановского ЮФУ активно включен в реализацию программы, работая в рамках проекта «Системы управления почвенными ресурсами».