Ученые Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна запатентовали две разработки, направленные на повышение эффективности промышленных процессов и снижение их воздействия на окружающую среду. Исследователи предложили более экологичный и экономичный способ производства фильтрующего материала для очистки воды и воздуха, а также ресурсосберегающую технологию прямой цифровой печати на хлопковых тканях.
«Повышение эффективности производства, рациональное использование ресурсов и снижение экологической нагрузки – важные задачи современной промышленности. Их решение во многом зависит от внедрения новых технологий, над созданием которых активно работают петербургские ученые. Представленные специалистами Университета промышленных технологий и дизайна разработки имеют большие перспективы практического применения и могут быть востребованы предприятиями различных отраслей экономики. Поддержка исследовательской деятельности, раскрытие инновационного потенциала наших вузов и научных организаций – одна из ключевых задач, реализуемых в рамках приоритета «Наука и новые технологии» стратегического развития города», — подчеркнул вице-губернатор Санкт-Петербурга Владимир Княгинин.
Одна из разработок создана специалистами СПбГУПТД совместно с учеными Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова РАН. Это новая технология получения модифицированного углеродного волокнистого сорбента – материала, способного поглощать из воды и воздуха опасные загрязняющие вещества, в том числе тяжелые ионы металлов, органические красители и токсичные соединения.
В отличие от порошковых и гранулированных аналогов, волокнистые сорбенты гибкие, не пылят, быстро адсорбируют и обладают большей емкостью. Эти свойства делают их перспективными для применения в различных фильтрующих системах и средствах индивидуальной защиты.
Для повышения эффективности сорбента исследователи применили водный раствор фуллерена – особой формы углерода. Его частицы закрепляются на поверхности волокон, усиливая способность материала удерживать загрязнения. При этом технология не требует применения токсичных органических растворителей, высокотемпературного обжига, прессования и сложного оборудования, что позволяет сделать производство безопаснее и экономичнее.
Как отметили специалисты кафедры наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А.И. Меоса СПбГУПТД, проведенные опыты подтвердили эффективность нового материала в разных средах. При этом нанесение фуллерена усиливает его адсорбционную активность.
Разработка может применяться при изготовлении бытовых и промышленных фильтров, медицинских и химических респираторов, защитной экипировки для работников вредных производств, а также при ликвидации нефтяных загрязнений.
Вторая запатентованная разработка университета позволяет существенно сократить расход воды и электроэнергии при прямой цифровой печати на хлопковых тканях. Ученые создали состав для предварительной обработки материала на основе поливинилацетатной и полиэтиленовой эмульсий, ключевым компонентом которого является 3-аминопропилтриэтоксисилан, выступающий в роли интенсификатора фиксации.
При традиционной цифровой печати ткань после нанесения рисунка необходимо обрабатывать паром, а затем многократно промывать в горячей и холодной воде. Новый состав позволяет исключить эти операции. Для закрепления красителя достаточно термической обработки при температуре 140–160°С в течение 3–5 минут.
По оценкам авторов разработки – ученых кафедры химических технологий им. проф. А.А. Хархарова СПбГУПТД, внедрение технологии позволит экономить тысячи литров воды в каждом производственном цикле, сократить потребление электроэнергии и снизить нагрузку на очистные сооружения. При этом лабораторные испытания подтвердили, что яркость и устойчивость окраски к стирке и трению сохраняются на уровне, соответствующем требованиям к высококачественной текстильной продукции.
