Застосування композитних наночастинок на основі заліза для очистки ґрунтів від важких металів

Abstract

Бакалаврська робота на тему «Застосування композитних наночастинок на основі заліза для очистки ґрунтів від важких металів» присвячена дослідженню актуальної екологічної проблеми забруднення ґрунтів важкими металами та обґрунтуванню можливості використання композитних наночастинок на основі заліза для зниження їх токсичності, рухливості та біодоступності у ґрунтовому середовищі. Робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків і списку використаних джерел. У першому розділі розглянуто проблему забруднення ґрунтів важкими металами, проаналізовано основні джерела їх надходження у довкілля, особливості поведінки у ґрунті та вплив на рослини, мікроорганізми і здоров’я людини. Окрему увагу приділено сучасним методам очищення ґрунтів, зокрема фізичним, хімічним, біологічним та інноваційним нанотехнологічним підходам. У другому розділі охарактеризовано наночастинки нульвалентного заліза як перспективний матеріал для ремедіації забруднених ґрунтів. Розглянуто їх основні властивості, зокрема високу реакційну здатність, значну питому поверхню, здатність до адсорбції, відновлення, осадження та іммобілізації важких металів. Обґрунтовано переваги використання композитних і стабілізованих форм наночастинок порівняно з чистими nZVI, оскільки вони мають кращу стійкість, меншу схильність до агрегації та вищу ефективність взаємодії із забруднювачами. У третьому розділі наведено експериментальну оцінку адсорбційної ефективності nZVI. Описано методику проведення експериментальних досліджень, підготовку ґрунтових проб, синтез композитних наночастинок на основі заліза, порядок проведення модельного досліду з очищення ґрунту та підходи до оцінювання ефективності очищення. Для аналізу результатів передбачено використання XRF-аналізу, що дає змогу визначити вміст важких металів у ґрунтових зразках до та після обробки наночастинками. 5 У четвертому розділі сформульовано практичні рекомендації щодо застосування композитних наночастинок на основі заліза для очищення ґрунтів від важких металів. Запропоновано технологічну схему їх використання у ґрунтовому середовищі, розглянуто екологічні ризики та обмеження використання nZVI, заходи безпеки під час синтезу й практичного застосування наноматеріалів, а також рекомендації щодо впровадження технології ремедіації на забруднених територіях. Мета роботи виявлення можливостей використання композитних наночастинок на основі заліза для очищення ґрунтів від важких металів. Об’єкт дослідження процес очищення ґрунтів, забруднених важкими металами. Предмет дослідження композитні наночастинки на основі заліза та їх здатність до зв’язування, відновлення й іммобілізації важких металів у ґрунтовому середовищі. У роботі використано методи аналізу наукової літератури, порівняльної характеристики методів очищення ґрунтів, лабораторного моделювання процесу ремедіації, синтезу наночастинок, XRFаналізу ґрунтових проб, а також розрахунку ефективності очищення за зміною концентрації забруднювачів. Наукова та практична цінність роботи полягає в обґрунтуванні можливості використання композитних наночастинок на основі заліза як перспективного інструменту очищення ґрунтів від важких металів. Застосування таких матеріалів дозволяє знизити рухливість і біодоступність токсичних елементів, зменшити екологічні ризики та забезпечити можливість проведення ремедіації без повного вилучення ґрунту. Запропоновані рекомендації можуть бути використані для подальших лабораторних і польових досліджень, а також для розроблення технологічних схем очищення локально забруднених територій.