Специалисты Гуйчжоуского педагогического университета и Института сельскохозяйственных наук Цяньдуннаня разработали технологию переработки оболочек семян камелии масличной в высокоэффективный сорбент. Полученный материал позволяет очищать сточные воды от избыточного содержания аммония и фосфатов, которые становятся основной причиной эвтрофикации водоемов и гибели водных экосистем. Исследование объединяет решение проблемы утилизации промышленных отходов с восстановлением экологического баланса водных ресурсов.
Технология основана на двухэтапном методе пиролиза. Сначала оболочки семян, остающиеся в больших объемах после производства чайного масла, подвергаются термическому разложению при температуре 500 градусов Цельсия. Полученный биоуголь модифицируют гидроксидом кальция и подвергают повторному пиролизу. В результате ученые получили структуру с развитой пористостью, способную эффективно удерживать загрязняющие вещества. В ходе тестов материал, получивший маркировку BC5-500, показал способность поглощать до 186 миллиграммов фосфатов на грамм сорбента.
Эффективность очистки напрямую зависит от кислотности среды. Аммоний лучше всего удерживается в щелочных условиях при pH 11, тогда как удаление фосфатов достигает максимума в кислой среде. Механизм захвата нутриентов основан на ионном обмене и образовании устойчивых минеральных фаз, близких по составу к гидроксиапатиту. Это позволяет фиксировать фосфаты в стабильной нерастворимой форме, предотвращая их повторное попадание в воду. На химическом уровне процесс классифицируется как хемосорбция, что подтверждается кинетическим анализом.
Практическую применимость метода исследователи проверили на реальных стоках свиноводческих хозяйств. Несмотря на наличие посторонних примесей, материал удалил более 97 процентов фосфатов. Сорбент сохраняет свои эксплуатационные качества на протяжении пяти циклов использования после регенерации, что указывает на его долговечность в реальных промышленных условиях. Потеря эффективности при повышении температуры в случае с фосфатами свидетельствует об экзотермическом характере связи между ионами и поверхностью угля.
Использование побочных продуктов переработки камелии решает задачу утилизации отходов чайной промышленности Китая и предлагает недорогой способ предотвращения разрастания водорослей в реках. По мнению авторов работы, создание подобных материалов из растительных остатков является примером экономики замкнутого цикла. Полученные данные позволяют оптимизировать процессы водоочистки в зависимости от конкретных экологических условий и температуры окружающей среды.