Китайские ученые разработали многоразовые катализаторы на основе наночастиц, которые включают в себя глюкозу, чтобы помочь эффективно разрушать загрязняющие вещества внутри фильтров для очистки сточных вод, не повреждая сами фильтры, передает EurekAlert!. Подробно разработка описана в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Как правило, грязные фильтры для сточных вод очищаются с помощью сильных кислот, щелочей или окислителей. Хлорсодержащие окислители, такие как отбеливатели, могут разрушить самый стойкий органический мусор. Но они также повреждают полиамидные мембраны, которые используются в большинстве коммерческих систем нанофильтрации, и производят токсичные побочные продукты.
Более мягкой альтернативой отбеливателю является перекись водорода, но она медленно разлагает загрязняющие вещества. Ранее ученые объединили перекись водорода с оксидом железа для образования гидроксильных радикалов, которые повышают эффективность перекиси водорода в процессе, известном как реакция Фентона, которая позволяет разрушать многие органические вещества. Однако для того, чтобы реакция Фентона очистила фильтры, необходимы дополнительные перекись водорода и кислота, что увеличивает финансовые и экологические затраты. Чтобы избежать этого, китайские ученые использовали фермент глюкозооксидазы, который одновременно образует перекись водорода и глюконовую кислоту из глюкозы и кислорода. Они объединили наночастицы глюкозооксидазы и оксида железа в систему, которая катализирует расщепление загрязняющих веществ на основе реакции Фентона, создав эффективную и деликатную систему очистки для мембранных фильтров.
Ученые сравнили новый метод очистки с другими методами. Они обнаружили, что первый способ лучше подходит для разрушения обычных загрязнителей бисфенола А и метиленового синего красителя. Кроме того, он позволяет сохранить большее количество структуры мембраны. Затем команда ученых объединила глюкозооксидазу и оксид железа в одну наночастицу. Наконец, они проверили способность новых наночастиц очищать пропитанные метиленовым синим нанофильтрационные мембраны, которые они загрязняли и очищали в течение трех циклов. После каждого цикла очистки наночастицы извлекались с помощью магнита и повторно использовались с новой глюкозой для активации катализатора.
После очистки у мембран на 94% восстановилась их первоначальная способность фильтрации воды. Поскольку для наночастиц не требуются сильнодействующие химикаты, и их легко восстановить, новая система, как отмечают ученые, является «более экологичным» и экономически эффективным подходом к очистке нанофильтрационных мембран.
[Фото: ADAPTED FROM ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 2022, DOI: 10.1021/ACSAMI.1C23466]
