Неэлементарные частицы: в МАИ разработали инновационные наносорбенты

На кафедре «Технология конструкционных материалов» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) группа учёных под руководством доктора химических наук Камили Кыдралиевой более пяти лет ведёт работу по созданию уникальных наносорбентов. 

У них большой спектр применения — это экологическая очистка почв авиационных площадок и предприятий, а также биомедицина. По словам одного из разработчиков — доцента МАИ Анны Юрищевой — наносорбенты, полученные в лабораториях МАИ, представляют собой гибридные материалы на основе оксида железа и природных полимеров. Полимерная составляющая связывает токсичные вещества, а магнитные свойства оксидов железа позволяют извлекать связанные токсиканты при приложении внешнего магнитного поля.

Магия вещества

Наносорбенты в МАИ получают в виде порошка в ходе химической реакции либо механохимического диспергирования.

— Мы берём исходные компоненты — хлориды двух- и трёхвалентного железа, гидроксид аммония и полимерный порошок — и проводим реакцию соосаждения. В осадок выпадает уже готовый сорбент, — отмечает Анна Юрищева. — В МАИ также есть специальное оборудование — шаровая высокоэнергетическая мельница. С её помощью оксиды железа и природные полимеры в виде порошков подвергаются деструкции, в результате чего возникают свободные радикалы, способные к химическим взаимодействиям.

Каждый метод имеет свои преимущества. При проведении реакции соосаждения магнитные наночастицы встраиваются в матрицу полимеров, при этом структура и свойства сорбента регулируются на стадии синтеза с помощью изменения температуры, скорости внесения поверхностно-активных веществ. Второй метод — метод диспергирования — позволяет изготавливать наносорбенты в больших промышленных масштабах. Кроме того, он более экологичен, поскольку не требует внесения растворителей.

Источник чистоты

Спектр применения наносорбентов — огромен. По словам Анны Юрищевой, ноу-хау может применяться не только в качестве средства очистки авиационных площадок, но также в биомедицине — при гипертермии и в качестве сорбентов, позволяющих связывать токсичные вещества в биологических жидкостях.

— Совместно с 3-м Центральным военным клиническим госпиталем им. Вишневского было проведено исследование возможностей применения наносорбентов для очистки лимфатической жидкости с высоким содержанием токсических компонентов у больных пациентов, — отмечает Анна Юрищева. — Полученные результаты требуют дальнейших исследований в плане оценки стабильности и токсичности наночастиц.

Исследования Анны Юрищевой и её коллег с кафедры «Технология конструкционных материалов» также направлены на разработку методов получения селективных сорбентов, настроенных на целевые металлы или органические загрязнители — пестициды, полихлорированные бифенилы, фармацевтические препараты. Помимо этого, учёные готовят техническое задание по созданию опытно-промышленной линии изготовления сорбентов для очистки сточных вод.

Высокая оценка

Результаты научных исследований в области наносорбентов были опубликованы в 2016 году в журнале «Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials». Издание входит в базу данных Scopus и Web of Science.

— Статья в «Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials» посвящена методам синтеза и свойств наночастиц оксидов железа в полимерных матрицах, — отмечает Анна Юрищева. — Вообще, за последние несколько лет проведена большая работа по наносорбентам. Например, отработаны технологические режимы их получения, изучена морфология, сорбционные и магнитные свойства, проведена экотоксикологическая оценка полученных материалов.

Отметим, что помимо публикаций в иностранных научных изданиях, Анна Юрищева и её коллеги — докладчики на российских и международных конференциях в Италии, Австрии, Венгрии, Финляндии, победители различных конкурсов. Несколько лет назад на конференции MacroMolecular Complexes (MMC-14) в Финляндии Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) присудил маёвской работе первую премию.