Несмотря на кристально чистый вид, стакан грунтовых вод может содержать два незаметных загрязнителя: фторид и мышьяк. Исследователи из IIT Guwahati создали реактор, способный удалить оба вещества всего за несколько минут.
Миллионы жителей Индии зависят от грунтовых вод для питья. Согласно отчету правительства за декабрь 2023 года, загрязнение фторидом было обнаружено в 469 округах 27 штатов, а мышьяком — в 230 округах 25 штатов.
Ни один из этих загрязнителей не выдает своего присутствия через цвет, вкус или запах. Длительное воздействие мышьяка может привести к заболеваниям кожи, сосудов и нервной системы, а также к раку. Чрезмерное содержание фторида вызывает скелетный флюороз, который приводит к скованности суставов.
Масштаб проблемы вызывает тревогу: обзор 2024 года показал, что 80 миллионов индийцев подвержены воздействию мышьяка выше допустимых норм ВОЗ, а 120 миллионов — чрезмерному фториду. Оба этих загрязнителя требуют эффективных и доступных методов удаления.
Мышьяк и фторид ведут себя по-разному при традиционной очистке воды, а также конкурируют за одни и те же места связывания. Это означает, что метод, успешно удаляющий мышьяк, может оставить фторид, и наоборот.
Профессор Михир Кумар Пуркаит и его команда в IIT Guwahati модифицировали электрокоагуляцию — метод очистки, использующий электричество и металлические электроды. Их новшество заключается в том, что алюминиевый анод вращается вместо того, чтобы оставаться неподвижным.
При вращении электрода происходит перемешивание воды, улучшается контакт с загрязнителями и постоянно обновляется поверхность. Это предотвращает пассивацию — образование покрытия на неподвижных электродах, которое постепенно снижает их эффективность. Электричество высвобождает ионы алюминия, которые реагируют с гидроксид-ионами, образуя крошечные частицы гидроксида алюминия, называемые хлопьями. Арсенат и фторид прикрепляются к этим частицам посредством адсорбции, коагуляции и осаждения, что позволяет удалить их.
При тестировании на реальных водах Ассама реактор удалил 98,20% арсената и 91,46% фторида в течение трех минут при оптимальных условиях. Стоимость обработки оценивается в 18–58 рупий за 1000 литров.