Дэниел Джаммар, профессор инженерной экологии Уолтера Э. Брауна и директор университетского центра охраны окружающей среды, и его лаборатория использовали электрокоагуляцию железом для удаления селена из воды в различных экспериментах. Результаты исследования, финансируемого Национальной ассоциацией водных инноваций Министерства энергетики США, были недавно опубликованы в журналах Environmental Science & Technology и ACS ES&T Engineering.

По словам Джаммара, удалить селен из воды непросто, потому что он очень хорошо растворим в воде. Электрокоагуляция железа позволяет решить эту задачу за счет получения железосодержащих твердых веществ с большой площадью поверхности. Во время коагуляции селен затем химически связывается с этими поверхностями. Он также может быть химически преобразован в тип селена, который будет связываться более прочно.

В одном исследовании, опубликованном в журнале Environmental Science & Technology, аспирант Сичэн Хэ из лаборатории водной химии Giammar удалил селен из воды с помощью электрокоагуляции железа в проточном реакторе, построенном исследовательским партнером WaterTectonics, для получения различных форм ржавчины.

"Мы подаем ток на железный реактор, который вызывает его коррозию быстрее, чем обычно, и приводит к образованию ржавчины", - сказал Джаммар. "Железо может вызвать зеленую ржавчину раньше, чем красную, а зеленая ржавчина невероятно реактивна. Он вступает в реакцию с селеном, выделяя селен из воды в эти железосодержащие частицы, которые затем мы удаляем с помощью фильтра".

В ходе этого процесса удалялось более 98% селена, который пропускался через железный реактор в течение 11 секунд, а затем отстаивался в течение часа, где он оставался плотно связанным в твердых веществах, которые считались бы неопасными.

В другом исследовании, опубликованном в ACS ES& T Engineering, аспирант Иханг Юань изучил 15 различных комбинаций химического состава воды и различные эффекты электрохимических условий эксплуатации на удаление селена в реакторах периодического действия. Проводя эксперименты в хорошо перемешанных и постоянно контролируемых мензурках с селеносодержащим раствором, Юань разработал модель, основанную на реакции, для прогнозирования эффективности электрокоагуляции для удаления селена при различных условиях содержания кислорода и рН.

"Мы показали, что это работает в относительно простых композициях, потому что мы действительно хотели изолировать влияние рН и растворенного кислорода", - сказал Джаммар. "Мы видим, что это работает в лаборатории, и мы можем сделать это актуальным для реального мира".

Забегая вперед, лаборатория Джаммара выходит за рамки selenium.

"Теперь, когда у нас есть реактор и протоколы, мы изучаем некоторые другие загрязняющие вещества и природные органические вещества, как там, где мы контролируем составы, так и с некоторыми реальными образцами воды", - сказал он. "Мы не изобретали технологию реактора, но мы показали WaterTectonics, что она может работать в случаях, отличных от тех, о которых они, возможно, думали".

Финансирование этого исследования было запланировано Национальной ассоциацией водных инноваций при финансовой поддержке Министерства энергетики США (DE-FOA-0001905).