Grønt vandrensningssystem fungerer uden tungmetaller eller ætsende kemikalier

Forskere ved Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi i Beijing og Yangzhou University (YZU) i Jiangsu har udviklet en effektiv og energieffektiv teknik til at rense vand ved at bruge grafitiske carbonnitridplader.

Deres prototype, præsenteret 7. februar i bladet Chem , renset patogenrigt vand på 30 min. dræber over 99,9999 % af bakterierne, såsom E coli , opfylder Kinas krav til rent drikkevand. I modsætning til metalbaserede fotokatalytiske desinfektionsmidler, det nåede denne standard uden at efterlade sekundær forurening eller tungmetalionrester, tilbyder et lovende alternativ til mindre miljøvenlige teknologier.

"Den fremtidige anvendelse af fotokatalytisk desinfektionsteknologi kan væsentligt lindre mangel på rent vand og global energimangel, " siger Dan Wang, en professor ved Institut for Procesteknik og en seniorforfatter på papiret.

I modsætning til traditionelle vandrensningsprocesser ved hjælp af ultraviolet lys, klorering, eller ozondesinfektion, fotokatalytiske metoder tilbyder miljømæssig sikker vandbehandling - så længe de bruger den rigtige katalysator. Men desværre, disse grønnere katalysatorer har tendens til at være mindre effektive end metalbaserede varianter. Bredt undersøgte kulstofbaserede katalysatorer, såsom kulstofnanorør og grafenoxid, er ikke helt effektive nok til praktiske vandbehandlingsformål, fordi de ikke producerer nok reaktivt ilt til at overvinde patogener.

Holdet fra IPE og YZU formår at omgå disse fejl med et unikt katalytisk design. De bruger nanoplader af grafitisk carbonnitrid, et ultratyndt todimensionelt materiale med de rigtige elektroniske egenskaber til at absorbere lyset og generere reaktiv ilt. Denne konfiguration hjalp med at lette reaktionen ved at generere masser af hydrogenperoxid, som effektivt dræber bakterier ved at oxidere deres cellevægge og skabe kaos på deres kemiske strukturer.

Ultimativt, Wang mener, at disse resultater, samt enkelheden i designet og billige materialer, betyder, at teknologien skal være forholdsvis let at udvikle i større skala. "Opskaleringen for både katalysatorerne og enheden er ikke vanskelig, " siger han. "Konstruktionen af ​​dette materiale er fuldstændig metalfri, og en af ​​nøglekomponenterne, plastikposen, er kommercialiseret, hvilket gør det nemt at skaffe."

Holdet har til hensigt at finpudse teknikken, før den er klar til kommerciel brug. Som de næste trin, de planlægger at forbedre effektiviteten ved at udvide kanten af ​​materialets evne til at absorbere fotoner, udvikle antibakterielle fibre, og forfine nanoarkforberedelsesprocessen.

Imidlertid, han erkender, at dette bakteriedræbende system ikke er beregnet til egenhændigt at rense vand. "Oprensning har brug for andre enheder til at fjerne tungmetalioner, justering af pH, og fjernelse af rester, " siger han. "Vi er nødt til at kombinere vores system med andre for at opfylde kravene til vandrensning."