Статья «Экспресс-метод обнаружения катионов меди в воде и разработка метода очистки на основе применения гальванических композитов»

В современном мире активными темпами развивается промышленное производство, в том числе связанное с добычей и переработкой меди. Она широко используется при производстве электротехники, в теплообменниках и радиаторах благодаря высоким теплопроводным свойствам. Также из этого вещества производят различные трубы для транспортировки воды, для отопления и холодильных машин. Как элемент, медь – Cu, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546. При окислении покрывается пленкой с красным оттенком. Медленно подвергается химическому воздействию кислорода воздуха. Соединения с этим элементом играют как положительную, так и отрицательную роль в разнообразных экосистемах и жизни человека, влияя на функционирование кровеносных сосудов, состояние кожи, выработку иммунитета, входя в состав миелиновых оболочек нервов и участвуя в качестве катализирующего элемента в ферментативных реакциях у людей. Нехватка меди способна вызвать серьезные нарушения в работе организма. Ученые связывают дефицит ее с развитием таких заболеваний как: рак, болезни сердца, ожирение, сахарный диабет и инфаркт миокарда. С другой стороны, избыток меди (относится к тяжелым металлам) может сопровождаться: ухудшением памяти, бессонницей, нервозным состоянием, раздражением слизистых и конъюнктивитом, головной и мышечной болью. Поэтому вопросу концентрации меди в окружающей среде (вода, воздух, почва) уделяется немало внимания. Есть факты превышения ПДК по меди в несколько раз.

На территории Челябинской области найдены месторождения меди и рядом с крупными построены горно-обогатительные комбинаты по добыче и изготовлению концентрата для промышленного производства. Соответственно рядом с заводами строятся жилые дома для семей работников. И многие жители озадачены проблемой загрязнения водных питьевых источников, в том числе соединениями меди. В настоящем времени действуют различные меры по контролю выбросов и концентраций веществ, в том числе установка предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ. Но все они не могут гарантировать полное отсутствие превышений количества меди в окружающей среде, и поэтому необходимо создание эффективного комплекса мер и средств по своевременному обнаружению загрязнителей, в том числе способов контроля, доступных неквалифицированному населению.

Цель: разработать тест-систему (экспресс-метод) обнаружения избыточного содержания соединений, содержащих медь в пробах воды из природных водных объектов для контроля уровня ПДК меди, которую можно применять в бытовых условиях.

Задачи:

• провести анализ литературных источников и интернет-ресурсов по проблеме обнаружения и ликвидации загрязнения природных вод соединениями меди;
• изучить материалы описывающие каталитические свойства катионов меди;
• разработать экспресс-методику обнаружения соединений меди в водных средах, основанную на каталитических свойствах этого катиона;
• создать действующий модуль очистки воды от катионов меди, основанный на применении метода электролиза.

Рабочая гипотеза: катионы меди могут выступать в роли катализатора в реакциях окисления фенолов с образованием хромофоров, а поэтому можно оценивать их концентрацию в водных средах по скорости развития окраски раствора.

Если разработанная тест-система позволит эффективно распознавать в пробах воды медь в концентрациях, превышающих ПДК, это позволит обычным людям (не специалистам) контролировать качество воды по конкретному показателю: содержание меди и медьсодержащих соединений; из питьевых источников и будет способствовать повышению экологической культуры и безопасности населения.

Объект исследования: водные источники, используемые для полива растений и прочих бытовых нужд. Предмет — наличие меди и медьсодержащих веществ в пробах из источников, используемых для бытовых нужд, оценка её содержания.

Методы исследования: аналитический, описательный методы, эксперимент, электролиз.