в

Новий матеріал знищує 99.9% бактерій у питній воді

Трішки модифікований графітовий нітрид вуглецю знищує майже всі бактерії в питній воді, використовуючи для цього лише сонячне світло.

Чиста вода з бульбашками

Китайські вчені придумали новий метод знищення бактерій у воді, який продемонстрував високу ефективність і екологічну безпеку. Якщо направити ультрафіолетове світло на двовимірний лист графітового нітриду вуглецю, збагаченого молекулами карбоксилу і карбонілу, то цей новий матеріал здатний за одну годину очистити 10 літрів води, вбиваючи майже всі (99.9%) присутні в ній бактерії. Такий спосіб очищення води відомий як фотокаталітична дезінфекція, і він вважається привабливою альтернативою існуючим системам фільтрації води. Наприклад, хлорування і дезінфекція озоном не є екологічно чистими методами очищення води.

Ден Ван, керівник дослідження, каже, що сьогодні пошук екологічного способу очищення питної води має першочергове значення, оскільки людство вже почало відчувати на собі її дефіцит, як один із наслідків зміни клімату. Застосування технології фотокаталітичної дезінфекції може значно зменшити дефіцит чистої води.

Як новий матеріал очищує воду

Принцип роботи цієї технології на диво простий. Деякі матеріали можуть використовуватися в якості фотокаталізаторів у воді – вони поглинають світло і прискорюють кисневі реакції, що відбуваються в присутності світла певної довжини хвилі. Ці реакції виробляють молекули, відомі як активні форми кисню (АФК), які прекрасно вбивають мікроорганізми. Існує багато ефективних металевих каталізаторів, які можна використовувати з цією метою, але, на жаль, всі вони залишають у воді металеві осади. Тим часом неметалеві каталізатори, такі як нанотрубки і графен, вважаються більш безпечними, але менш ефективними в порівнянні з їх металевими аналогами, оскільки не дають достатньої кількості АФК, щоб виконати роботу по дезінфекції води.

Вода під мікроскопом
Бактерії в каплі води, credit: microlabgallery

Тепер дослідники з Китайської академії наук в Пекіні та Університету Янчжоу (YZU) в Цзянсу вважають, що вони нарешті знайшли практичне, ефективне і нетоксичне рішення цієї проблеми. Модифікований графітовий нітрид вуглецю – це синтетичний, ультратонкий матеріал з усіма необхідними властивостями для поглинання світла і виробництва достатньої кількості АФК для знищення бактерій. Він останнім часом привертає до себе все більшу увагу вчених через його потенціал поглинати енергію.

Дослідники виявили, що за допомогою світла двовимірні листи графітового нітриду вуглецю, збагачені молекулами карбоксилу і карбонілу, швидко очищують забруднену воду. Тести в лабораторії підтвердили загибель 99.9999% всіх бактерій Escherichia coli за 30 хвилин у пробі води об’ємом 50 мілілітрів. Це в п’ять разів швидше за будь-який інший безметалоий фотокаталізатор, з усіх існуючих на сьогодні. Ще один плюс полягає в тому, що реакція споживає лише десяту частину каталізатора за раз. Автори дослідження пишуть, що цю неймовірно високу ефективність можна порівняти з ефективністю кращих фотокаталізаторів на основі металів.

Цікавий факт: майже вся бутильована вода містить мікропластик, такий як поліпропілен, полістирол, нейлон і поліетилентерефталат.

Ефективність обумовлена ​​унікальною структурою нового матеріалу – дослідники заповнили краї листів графітового нітриду вуглецю молекулами карбоксилу і карбонілу. Під впливом ультрафіолету і видимого світла ефективно створюються АФК, які ми всі знаємо як перекис водню. Опинившись у воді, цей антисептик ефективно вбиває бактерії, прориваючись через їх клітинні стінки і завдаючи шкоди нутрощами, після чого безпечно розпадається на воду та кисень.

Графітовий нітрид вуглецю може бути легко синтезований при низьких витратах, а сама система очищення води на його основі – проста і недорога у збиранні. Єдиний мінус полягає в тому, що він не зможе очистити воду від інших забруднень, таких як іони важких металів, коригування pH, мінеральні осади і подібне. Зате цей новий матеріал ефективно знищує 99.9% бактерій у питній воді. Тому фотокаталітичну дезінфекцію на його основі необхідно використовувати паралельно з іншими існуючими системами для комплексного очищення питної води.

Джерело: Chem.

Що Ви про це думаєте?

Коментарі

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Завантажується…