Современные углеродные материалы для обработки воды

Введение

Актуальность работы.
Сегодня человечество стоит перед лицом серьезного глобального кризиса водных ресурсов – один миллиард человек во всем мире не имеет доступа к чистой питьевой воде, а более 2-х млрд человек не располагают достаточным количеством систем очистки воды, что является главной причиной заболеваний, вызываемых употреблением воды, которая не соответствует санитарным стандартам.
В России, несмотря на то, что она обладает самым крупным на Земле хранилищем пресной воды – озером Байкал, которое способно удовлетворять потребности в питьевой воде 1,5 млрд человек, в некоторых регионах существуют трудности в водообеспечении населения безопасной питьевой водой [4, с. 8].
Вода – это неотъемлемая составляющая всех живых существ и выполняет одну из основополагающих ролей в промышленной и сельскохозяйственной деятельности. Однако в настоящее время остро ощутима проблема нехватки питьевой и чистой воды.
Для очистки сточных вод используют различные материалы как естественного, так и искусственного происхождения, однако по своим свойствам широко применяемыми и перспективными являются углеродные материалы. На данный момент соединения, состоящие из углерода, такие как активированный уголь, фуллерен и, разработанные, углеродные нанотрубки (УНТ) используются для сорбции загрязняющих веществ из сточных води [8, с. 251].
Вышеуказанное обуславливает важность рассмотрения данного вопроса и актуальность темы.
Цель данной работы – определить особенности углеродных материалов для обработки воды.

Задачи данной работы:
1) Дать общую характеристику углеродным материалам для очистки воды;
2) Определить преимущества и недостатки использования активированного угля для обработки воды;
3) Рассмотреть особенности использования фуллеренов для обработки воды;
4) Описать преимущества, недостатки и особенности применения углеродных нанотрубок для обработки воды.
Структура.
Данная работа состоит из введения, четырех параграфов, заключения, списка литературы.
 
1 Углеродные материалы для очистки воды: виды, общая характеристика

Одной из важных экологических задач современности является очистка сточных и питьевых вод от различных загрязнителей – экотоксикантов различной природы. К ним относятся:
1) ионы тяжелых металлов (свинец, ртуть, кадмий, стронций),
2) полиароматические углеводороды (бензпирен и др.),
3) нефтепродукты,
4) поверхностно-активные вещества.
Несмотря на наличие большого количества методов очистки вод от органических соединений различных классов, не существует такого универсального и одновременно экономичного метода, который можно было бы рекомендовать для очистки любых вод от органических соединений в широком концентрационном диапазоне, с выделением ценных компонентов из очищаемой воды, ощущается недостаток сведений по извлечению целого ряда соединений [4, с. 8].
Для использования природных вод в технологических циклах предприятий, а также для вторичного использования сточных вод необходима их очистка до соответствующих нормативов качества с использованием мембранных технологий, что обеспечивается применением чаще всего полимерных материалов. Недостатками мембран являются [10, с. 100]:
1) узкий технологический диапазон применения,
2) невысокий предел концентраций загрязняющих веществ,
3) применение высоких давлений,
4) относительно небольшой срок службы, который связан с закупориванием пор мембран,
5) невысокая механическая прочность,
6) сложность регенерации с использованием сильных химических.
Широкие перспективы открывает в этом направлении применение сорбционных методов очистки природных и сточных вод. Адсорбционные методы имеют следующие преимущества [2, с. 94]:
1) высокая эффективность,
2) способность очищать воду, которая содержит малые концентрации органических веществ, до величины ПДК и глубже,
3) возможность выделять ценные продукты из воды.
С целью использования в очистительных установках перспективны вещества, состоящие из углерода, к примеру:
1) активированный уголь,
2) фуллерен,
3) углеродные нанотрубки (УНТ).
Самый распространенный из них является активированный уголь, так как является дешевым и самым простым в изготовлении материалом [5].