Создан дешевый нанокатализатор для очистки воды от нитратов

Результаты экспериментов ученых были опубликованы в статье в журнале Nature Water.

"Загрязнение воды нитратами представляет угрозу для природы и здоровья человека. Существующие методы очистки воды от этих веществ, использующие микроорганизмы или металлические катализаторы, либо медленны, либо дороги в эксплуатации. Мы разработали электрокаталитическую систему, которая удаляет нитраты из воды с такой же эффективностью, как металлические катализаторы", - сообщают ученые.

Данная технология очистки воды от нитратов была разработана интернациональной группой химиков, включая ученых из США и Китая под руководством доцента Лейи Уинтера из Йельского университета. Она состоит из мембраны, содержащей большое количество углеродных нанотрубок в своей структуре. В предшествующих исследованиях уже пробовали использовать углеродные двумерные структуры для ускорения реакций с атомами азота, но эффективность катализаторов оставалась недостаточной.

Ученые обнаружили, что эффективность работы этих катализаторов можно увеличить в четыре раза, с 20% до 80%, продлевая время взаимодействия молекул нитратов с углеродными наноструктурами.

Ученые обработали нанотрубки небольшими количествами поливинилового спирта, после чего встроили их в специальные керамические мембраны, чьей проницаемостью можно управлять с помощью электрического тока. В ходе последующих экспериментов было достигнуто увеличение частоты столкновений молекул нитратов с нанотрубками вдвое при определенной структуре мембран и силе тока, что приводило к их реакции и превращению в молекулы чистого азота. Это наблюдалось как в концентрированных растворах нитратов, так и в образцах питьевой воды, содержащих небольшие концентрации азотных солей.

По последним оценкам ученых, разработанная ими система потребляет около 430 Вт энергии для удаления одного грамма нитратов из питьевой воды, при этом она остается стабильной в течение многих часов, что делает процесс очистки относительно доступным по стоимости. В будущем, по мнению исследователей, их разработка позволит избежать использования дорогостоящих катализаторов на основе палладия, иридия, рутения и других редких и драгоценных металлов.

Источник и фото: nauka.tass.ru