Шаруваті подвійні гідроксиди як сорбенти для доочищення природних вод від нафтопродуктів: сучасний стан та перспективи застосування

У статті систематизовано сучасні досягнення у застосуванні шаруватих подвійних гідроксидів (ШПГ) для видалення нафтопродуктів з природних вод. Проаналізовано вплив хімічного складу ([M²⁺₁₋ₓM³⁺ₓ(OH)₂]ᵡ⁺(Aⁿ⁻)ₓ/ₙ·m H₂O, де M²⁺ = Mg²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺; M³⁺ = Al³⁺, Fe³⁺; Aⁿ⁻ = CO₃²⁻, NO₃⁻, SO₄²⁻) на сорбційну ємність щодо різних класів нафтопродуктів (аліфатичні, ароматичні, поліароматичні сполуки). Наведено механізми сорбції, що охоплюють: міжшаровий аніонний обмін, поверхневу адсорбцію, хемосорбцію через гідроксильні групи. Особливу увагу приділено модифікованим ШПГ, які демонструють підвищену ефективність (до 98% видалення) та зручність регенерації. Обговорюються перспективи створення промислових фільтрувальних систем на основі ШПГ для ліквідації аварійних розливів нафти та доочищення стічних вод. Забруднення водних екосистем нафтопродуктами є критичною екологічною проблемою через їхню токсичність, стійкість до біодеградації та здатність до біоакумуляції. Сучасні екологічні виклики, пов’язані з нафтовим забрудненням водних екосистем, зумовлюють необхідність розробки високоефективних методів доочищення природних вод через зростаючу загрозу нафтового забруднення.Щорічні світові розливи нафти перевищують 8 млн тонн. Традиційні методи (механічне збирання, коагуляція) ефективні лише для 60–70% забруднень. Виняткова токсичність для поліароматичних вуглеводнів за концентрацій > 0,01 мг/л.Традиційні сорбенти (активоване вугілля, цеоліти) мають обмежену ефективність для емульгованих форм нафтопродуктів. Шаруваті подвійні гідроксиди є альтернативними сорбційними матеріалами нового покоління для доочищення природних вод від нафтопродуктів завдяки своїй унікальній комбінації властивостей, а саме: регульований міжшаровий простір (0,7–2,2 нм), висока аніонообмінна ємність (до 4 мекв/г), можливість функціоналізації поверхні.Мета роботи наукового дослідження полягає у дослідженнях щодо використання шаруватих подвійних гідроксидів для сорбційного видалення нафтопродуктів із природних вод, аналізі ключових властивостей шаруватих подвійних гідроксидів перемінного складу, що обумовлюють їх ефективність, як сорбентів (їх регульований хімічний склад, висока аніонообмінна ємність, здатність до модифікації поверхні); дослідженні механізмів сорбції нафтопродуктів, включно з міжшаровим аніонним обміном, поверхневою адсорбцією, хемосорбцією через функціональні групи; оцінці ефективності різних типів шаруватих подвійних гідроксидів (Mg-Al, Zn-Al, Fe-вмісні) для видалення легких (бензин) і важких (мазут) фракцій нафтопродуктів, поліароматичних вуглеводнів, емульгованих форм; визначенні оптимальних умов сорбційного доочищення (pH середовища, час контакту, маса сорбенту, температура); аналізі перспективних напрямів модифікації шаруватих подвійних гідроксидів для підвищення їх ефективності; розробці рекомендацій щодо практичного застосування шаруватих подвійних гідроксидів у системах доочищення промислових стічних вод, технологіях ліквідації аварійних розливів нафти, стаціонарних очисних спорудах. Практичне значення. Результати роботи можуть бути використані для вдосконалення існуючих методів водоочищення, розробки нових екологічно безпечних сорбентів, запобігання забрудненню водних екосистем нафтопродуктами. Економічні й екологічні вигоди. Зниження витрат на доочищення на 40–60 % порівняно з мембранними методами. Можливість використання відпрацьованих сорбентів у дорожньому будівництві.