Наночастицы для очистки питьевой воды

Вредные нитраты в питьевой воде можно удалять, катализируя их превращение в азот. Недостаток этого процесса — частое образование аммиака. Использование наночастиц палладия в качестве катализатора и тщательный контроль их размера позволяют частично устранить этот недостаток. Это открытие — результат исследований Иннаня Чжао из Института нанотехнологий MESA+ Университета Твенте.

Из-за чрезмерного использования удобрений грунтовые воды загрязнены нитратами, которые опасны при попадании в водопровод. В последние годы их уровень значительно снизился благодаря европейским директивам. Кроме того, в начале января в Нидерландах стартовала программа комплексного подхода к азоту. Хотя борьба с источником проблемы важна, очистка водопроводной воды всё равно необходима. Биологическая конверсия (с помощью бактерий) протекает медленно. Использование палладия для катализа превращения нитрата в азот значительно ускоряет процесс. Однако реакция имеет недостаток — образование вредного побочного продукта, аммиака.

Открытая поверхность

Количество производимого аммиака зависит от метода подготовки палладия и физической структуры катализатора. Иннань Чжао использовал коллоидные частицы палладия нанометрового размера, так как их габариты легко контролировать. Частицы закреплены на поверхности, чтобы не попасть в водопровод. Чтобы предотвратить их слипание, добавляются стабилизаторы, например, поливиниловый спирт. К сожалению, стабилизаторы экранируют поверхность частиц палладия, снижая их каталитическую эффективность. С помощью дополнительных обработок Иннаню Чжао удалось полностью вновь открыть каталитическую поверхность или управляемо её модифицировать. В результате были получены наночастицы палладия, катализирующие превращение в азот с образованием очень малого количества аммиака. Это приближает дальнейшую разработку компактных устройств для каталитической очистки воды, например, для домашнего использования.

Исследования провёл Иннань Чжао из Хэцзэ, Шаньдун, Китай, в группе «Каталитические процессы и материалы» профессора Леона Леффертса. Он защитил диссертацию «Коллоидные наночастицы как катализаторы и прекурсоры катализаторов для гидрирования нитрита» в четверг, 15 января.