Forskere identificerer ny katalysator til oprydning af nitrit

Kemiske ingeniører ved Rice University har fundet en ny katalysator, der hurtigt kan nedbryde nitrit, en almindelig og skadelig forurening i drikkevand, der ofte skyldes overforbrug af landbrugsgødning.

Nitrit og deres mere rigelige fætre, nitrater, er uorganiske forbindelser, der ofte findes i både grundvand og overfladevand. Forbindelserne er en sundhedsfare, og Miljøstyrelsen sætter strenge grænser for mængden af ​​nitrater og nitrit i drikkevand. Selvom det er muligt at fjerne nitrater og nitrit fra vand med filtre og harpikser, processen kan være uoverkommelig dyr.

"Det er et stort problem, især for landbrugssamfund, og der er ikke rigtig nogen gode muligheder for at håndtere det, "sagde Michael Wong, professor i kemisk og biomolekylær teknik ved Rice og den ledende forsker på det nye studie. "Vores gruppe har studeret konstruerede guld- og palladium -nanokatalysatorer i flere år. Vi har testet disse mod chlorerede opløsningsmidler i næsten et årti, og på udkig efter andre potentielle anvendelser til disse faldt vi over nogle undersøgelser om palladiumkatalysatorer, der bruges til behandling af nitrater og nitrit; så vi besluttede at foretage en sammenligning. "

Katalysatorer er matchmakers i den molekylære verden:De får andre forbindelser til at reagere med hinanden, ofte ved at bringe dem tæt på, men katalysatorerne forbruges ikke af reaktionen.

I et nyt papir i tidsskriftet Nanoskala , Wongs team viste, at konstruerede nanopartikler af guld og palladium var flere gange mere effektive til at nedbryde nitrit end nogen tidligere undersøgte katalysatorer. Partiklerne, som blev opfundet på Wong's Catalysis and Nanomaterials Laboratory, består af en solid guldkerne, der delvist er dækket med palladium.

I løbet af det sidste årti, Wongs team har fundet ud af, at disse guld-palladium-kompositter har hurtigere reaktionstider for at nedbryde chlorerede forurenende stoffer end andre kendte katalysatorer. Han sagde, at det samme viste sig at være tilfældet for nitrit, af årsager, der stadig er ukendte.

"Der er intet klor i disse forbindelser, så kemien er en helt anden, "Wong sagde." Det er endnu ikke klart, hvordan guld og palladium arbejder sammen for at øge reaktionstiden i nitrit, og hvorfor reaktionseffektiviteten steg, når nanopartiklerne havde omkring 80 procent palladiumdækning. Vi har flere hypoteser, vi tester nu. "

Han sagde, at guld-palladium-nanokatalysatorer med den optimale formulering var omkring 15 gange mere effektive til at nedbryde nitrit end rene palladium-nanokatalysatorer, og cirka 7 1/2 gange mere effektive end katalysatorer fremstillet af palladium og aluminiumoxid.

Wong sagde, at han kunne forestille sig at bruge guld-palladium-katalysatorerne i en lille filtreringsenhed, der kunne fastgøres til en vandhane, men kun hvis teamet finder en tilsvarende effektiv katalysator til nedbrydning af nitrater, som er endnu mere rigelige forurenende stoffer end nitrit.

"Nitrit dannes, uanset hvor du har nitrater, som virkelig er roden til problemet, "Wong sagde." Vi studerer aktivt en række kandidater til nedbrydning af nitrater nu, og vi har nogle positive spor. "