Магнитная сепарация фотокаталитических наночастиц TiO2 от водных суспензий

Ю.А. Бахтеева1, И.В. Медведева1, С.В. Жаков1, М.А. Уймин1, М.С. Филинкова1, И.В. Бызов1, А.М. Мурзакаев2

1Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург
2Институт электрофизики УрО РАН, г. Екатеринбург

 

Широкое внедрение инновационных технологий водоочистки с использованием нанопорошковых фотокатализаторов TiO2 сдерживается неразвитостью методов их последующего удаления из воды.  Добавление к суспензии TiO2 магнитных наночастиц на основе железа, их последующая магнитная сепарация является современным малоотходным и энергосберегающим методом очистки воды от взвешенных частиц. Проведены сравнительные исследования магнитной седиментации и магнитной фильтрации водных суспензий, содержащих немагнитные TiO2 (25 нм) и магнитные Fe-C-COOH (15 нм) частицы. За счет электростатических взаимодействий в воде образуются крупные гетероагрегаты с гидродинамическим диаметром ~ 3 мкм, которые задерживаются в неоднородных магнитных полях. Магнитная фильтрация (град В~103 Т/м) является более эффективным и более производительным способом сепарации наночастиц от водного раствора по сравнению с магнитной седиментацией (град В~10-1 Т/м). За время 30 минут концентрацию частиц TiO2 снижается в 300-400 раз.

 

Рис. 1. Уменьшение остаточной концентрации наночастиц TiO2 в водной суспензии после магнитной седиментации (а) и фильтрации (б) с использованием наночастиц Fe-C-COOH.

 

  1. Magnetic separation of water suspensions containing TiO2 photocatalytic nanoparticles / Iu.A. Bakhteeva, I.V. Medvedeva, S.V. Zhakov, I.V. Byzov, M.S. Filinkova, M.A. Uimin, A.M. Murzakaev // Separation and Purification Technolog. — 2021. — V. 269. — P. 118716 — 118723.

 

1.3.2. Физика конденсированных сред и физическое материаловедение. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ИФМ УрО РАН Рег.№ АААА-А18-118020290129-5, Шифр «Магнит».