Details

Цель работы: исследовать возможность применения хитозана для очистки воды от микропластика. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:  проанализировать проблему загрязнения воды микропластиком и существующие методы удаления микропластика из водной среды;  изучить свойства хитозана, влияющие на его сорбционные характеристики и предложить метод очистки воды от микропластика;  провести экспериментальные исследования по осаждению микропластика с использованием хитозана в разных формах и концентрациях, определение влияния pH среды на эффективность осаждения;  оценить предложенный метод очистки воды от микропластика Объект исследования: водные объекты, загрязнённые микропластиком. Предмет исследования: процесс удаления микропластика из воды с применением хитозана. Для проведения исследования использовались следующие методы: лабораторный эксперимент с использованием проб воды, взятых в различных зонах города Санкт-Петербурга; плотностное разделение микропластика с применением раствора хлорида цинка; окисление органических примесей перекисью водорода; микроскопический анализ с использованием оптического микроскопа для визуальной идентификации микропластика; экспериментальная оценка эффективности осаждения микропластика при добавлении различных форм и концентраций хитозана в модельные водные среды с контролем уровня pH. Проанализированы существующие методы очистки воды от микропластика, отмечено, что традиционные реагенты, такие как хлорид железа, сульфат алюминия, полиалюминия хлорид, могут быть токсичными или не обеспечивают высокой степени удаления микропластика. В этом контексте хитозан, как экологически безопасное, биоразлагаемое и биосовместимое соединение, представляет особый интерес для внедрения в системы водоочистки. Проведен эксперимент по оценке эффективности осаждения микропластика с помощью порошкообразного и гранулированного хитозана. Для исследования использовались девять проб воды: из озёр, рек, водопроводной си-стемы, а также бутилированной и фильтрованной воды. По результатам первичного анализа микропластика была выбрана наиболее загрязнённая проба (озеро у сада Бенуа), с которой проводились основные эксперименты. Хитозан добавлялся в трёх концентрациях (0,1 г, 0,5 г и 1,0 г на 500 мл воды). Отдельно изучалось влияние уровня pH (4, 7, 9) на эффективность осаждения микро-пластика. Результатом исследования является установление оптимальных условий применения хитозана: наилучшая степень осаждения микропластика (до 81%) была достигнута при использовании порошкообразного хитозана в концентрации 0,5 г/500 мл при pH 4. Гранулированная форма показала умеренную эффективность (до 68%) и оказалась менее чувствительной к изменению pH, но более удобной в процессе фильтрации. Контрольная проба без добавления сорбента показала минимальное естественное осаждение (около 4%), что подтверждает активную роль хитозана в процессе очистки. В процессе подготовки и выполнения дипломной работы активно при-менялись современные информационные технологии. Для сбора и анализа научной литературы использовались электронные библиотеки и базы данных (eLIBRARY, CyberLeninka и др.), что позволило провести актуальный обзор по проблеме микропластика и методам его удаления. Обработка экспериментальных данных, расчёты и визуализация результатов были выполнены с использованием пакета Microsoft Excel, графических редакторов и инструментов обработки изображений, полученных с микроскопа, также использовалось программное обеспечение Microsoft Word и PowerPoint.

The purpose of the work: to investigate the possibility of using chitosan to pu-rify water from microplastics. To achieve this goal, it is necessary to solve the following tasks:  analyze the problem of microplastic water pollution and existing micro-plastic removal methods;  to study the properties of chitosan affecting its sorption characteristics and propose a technique for using chitosan to remove microplastics from water;  to conduct experimental studies on the deposition of microplastics using chitosan and evaluate the effectiveness of the method and formulate recommenda-tions for its application in industry. Object of research: water bodies contaminated with microplastics. Subject of the study: the process of removing microplastics from water using chitosan. The following methods were used for the study: laboratory experiment using water samples taken in various areas of the city of St. Petersburg; density separation of microplastics using zinc chloride solution; oxidation of organic impurities by hy-drogen transfer; microscopic analysis using an optical microscope for visual identifi-cation of microplastics; experimental evaluation of the effectiveness of microplastic deposition when adding various forms and concentrations of chitosan to model pH-controlled aqueous media. The existing methods of water purification from microplastics, including co-agulation, flocculation, membrane technologies and sorption on various materials, are analyzed. It is noted that traditional reagents such as ferric chloride, aluminum sulfate, and polyaluminium chloride may be toxic or do not provide a high degree of microplastic removal. In this context, chitosan, as an environmentally safe, biode-gradable and bio-compatible compound, is of particular interest for introduction into water treatment systems. An experiment was conducted to evaluate the effectiveness of microplastic deposition using powdered and granular chitosan. Nine water samples were used for the study: from lakes, rivers, tap water, as well as bottled and filtered water. Based on the results of the initial analysis of microplastics, the most polluted sample was selected (the lake near the Benois garden), with which the main experiments were carried out. Chitosan was added in three concentrations (0.1 g, 0.5 g and 1.0 g per 500 ml of water). The effect of the pH level (4, 7, 9) on the deposition efficiency of microplastics was studied separately. The result of the study is the establishment of optimal conditions for the use of chitosan: the best degree of deposition of microplastics (up to 81%) was achieved when using powdered chitosan in a concentration of 0.5 g/500 ml at pH 4. The gran-ular form showed moderate efficiency (up to 68%) and proved to be less sensitive to pH changes, but more convenient in the process filtering. The control sample with-out the addition of sorbent showed minimal natural precipitation (about 4.2%), which confirms the active role of chitosan in the purification process. Modern information technologies were actively used in the preparation and execution of the thesis. Electronic libraries and databases (eLibrary, CyberLeninka, etc.) were used to collect and analyze scientific literature, which allowed for an up-to-date review of the problem of microplastics and methods of its removal. Experimental data processing, calculations, and visualization of the results were performed using Microsoft Excel, graphical editors, and microscopic image processing tools, as well as Microsoft Word and PowerPoint software.