Энергоэффективная система очистки воды, разработанная учеными

очищенная вода

Китайские исследователи дебютировали с новым фотокаталитическим дезинфицирующим средством для уничтожения патогенных микроорганизмов в воде. Созданный из невероятно тонких листов графитового нитрида углерода и использующий свет вместо электричества, новый дезинфектант предложил экологически чистый подход к очистке воды.

По сообщениям, в ходе испытаний он очистил образцы сильно загрязненной воды всего за полчаса. Он также убил почти все микроорганизмы, включая кишечную палочку. Сочетание скорости и эффективности соответствует китайским стандартам безопасной питьевой воды.

Ранее фотокаталитические дезинфицирующие средства использовали металлы для достижения их антимикробного действия. Однако они также вызывают вторичное загрязнение и оставляют в воде ионы тяжелых металлов.

Для сравнения, разработанное в Китае дезинфицирующее средство обеспечило быструю и эффективную очистку воды без образования каких-либо новых загрязнителей или остатков. Он готов служить экологически чистой альтернативой металлическим фотокатализаторам.

Пекинская Академия наук Китая (CAS) и Университет Янчжоу (YZU) в Цзянсу оказали поддержку исследователям. Они опубликовали свои выводы в научном журнале Chem.

Одним из главных авторов исследования является Дэн Ван, исследователь из Института технологического проектирования (IPE) CAS. Ван объяснил, что широкое внедрение технологии фотокаталитической дезинфекции значительно улучшит уменьшение запасов чистой воды и глобальной энергии.

Фотокатализаторы на основе углерода более чистые, но и менее эффективные, чем на основе металлов
Обычные методы очистки воды для уничтожения микробов в воде используют хлор, озон или ультрафиолетовый свет. Между тем, фотокаталитическая дезинфекция использует катализаторы, вещества, которые стимулируют определенные химические реакции.

Катализаторы, используемые при очистке воды, производят активные формы кислорода, опасные для микроорганизмов. Но они требуют энергии, чтобы вызвать эти химические реакции. В более ранних методах пропускали электрический ток через воду с дезинфицирующим средством. В последнее время фотокатализаторы могут преобразовывать фотоны в энергию, необходимую им для генерации реактивного кислорода.

Неметаллические катализаторы могут очищать воду без образования побочных продуктов, которые наносят вред окружающей среде. Однако эти более экологичные катализаторы также страдают от более низкой эффективности по сравнению со своими аналогами на основе металлов.

Катализаторы на основе углерода также имеют эту проблему. Углеродные нанотрубки, оксид графена и другие катализаторы не могут генерировать достаточно химически активного кислорода для уничтожения патогенных микроорганизмов. В результате их нельзя использовать для очистки воды.

Новый фотокатализатор очищает воду безопасно, быстро и чисто
В ответ китайские исследователи разработали углеродный катализатор, который обошел эти недостатки. В качестве материала они выбрали графитовый нитрид углерода — двумерный материал, который при воздействии света генерирует активные формы кислорода.

Они изготовили нанолисты из графитового нитрида углерода толщиной всего один атом. Тонкая форма максимизировала площадь поверхности катализатора, что, в свою очередь, увеличило количество реакций и количество реакционноспособного кислорода.

Новый катализатор генерирует перекись водорода. Реакционноспособные виды кислорода вызывали окислительный стресс в стенках клеток бактерий и нарушали химическую структуру микробов, вызывая смертельную комбинацию против кишечной палочки и других патогенов.

«Конструкция этого материала полностью неметалловая», поясняет Ван.

Он и его коллеги из CAS-IPE и YZU планируют усовершенствовать свои новые фотокаталитические дезинфицирующие средства на основе углерода, пока они не будут готовы к коммерческому выпуску. Они хотят повысить поглощающую фотоны способность графитового нитрида углерода, создать антибактериальные волокна, чтобы повысить эффективность при уничтожении бактерий в воде, и упростить процесс создания нанолистов.

«Для очистки нужны другие устройства для удаления ионов тяжелых металлов, корректировки pH и удаления остатков», заключил Ван. «Мы должны объединить нашу систему с другими для удовлетворения требований по очистке воды».

Источник: sciencedaily.com/releases/2019/02/190207111317.htm

Эта запись опубликована в Суббота, 15 июня, 2019 - 11:01. Вы можете оставить комментарий.

 
 

Оставить комментарий

 

Внимание! Ваш комментарий будет опубликован только после проверки на спам.

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :schu: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :njam: :mrgreen: :lol: :laila: :idea: :grin: :gaf: :foto: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: