С быстрым ростом промышленной и сельскохозяйственной деятельности водные объекты все больше загрязняются вредными органическими загрязнителями, такими как красители, антибиотики и бисфенол А. Традиционные методы, такие как адсорбция, химическая обработка и биологические процессы, имеют ограничения, в том числе неэффективность, потенциальное вторичное загрязнение, и высокие эксплуатационные расходы.
Из-за этих проблем существует острая необходимость изучения инновационных и устойчивых технологий очистки воды, что приведет к исследованию пьезокаталитических методов, которые используют механическую энергию для запуска химических реакций для эффективного разложения загрязнителей.
Новое исследование, проведенное исследователями из Университета Южного Китая и Университета электроэнергетики Северного Китая, было опубликовано 22 августа 2024 года в журнале Эко-окружающая среда и здоровье. Исследование показывает, как пьезокатализ, подход зеленой химии, может использовать механические силы, такие как ультразвуковые колебания, для разложения различных органических загрязнителей в воде.
Интегрируя эту технологию с передовыми процессами окисления, исследование открывает новые пути улучшения восстановления окружающей среды, предлагая недорогое, эффективное и экологически чистое решение для очистки воды.
Исследование сосредоточено на применении пьезокаталитических методов с использованием различных пьезоэлектрических материалов, таких как ZnO, BaTiO.3и МоС2которые демонстрируют замечательную эффективность в разложении загрязняющих веществ, таких как красители, антибиотики и другие опасные органические соединения.
Этот процесс включает в себя преобразование механической энергии в электрическую, создавая внутреннее электрическое поле, которое запускает окислительно-восстановительные реакции, приводящие к разрушению загрязняющих веществ. Сочетание пьезокатализа с другими технологиями, такими как фотокатализ, еще больше усиливает разложение загрязняющих веществ за счет повышения эффективности разделения зарядов и расширения рабочего диапазона.
Ключевые моменты включают использование BaTiO.3 наночастицы, которые продемонстрировали почти полную деградацию RhB в мягких механических условиях, и MoS2которые эффективно используют поток воды для запуска пьезокаталитических реакций с автономным питанием.
В исследовании также обсуждаются стратегии модификации для улучшения пьезоэлектрических характеристик, такие как элементное легирование и создание гетеропереходов для улучшения разделения зарядов. Эти результаты позиционируют пьезокатализ как универсальный инструмент в устойчивом управлении загрязнением воды, особенно в тех областях, где традиционные методы неэффективны.
Доктор Хунцин Ван, один из ведущих исследователей исследования, заявил: «Пьезокатализ представляет собой новаторский подход к очистке воды, использующий легкодоступную механическую энергию для проведения химических реакций экологически безопасным способом. Интеграция этой технологии с передовыми каталитическими процессами предлагает многообещающий путь решения глобальных проблем загрязнения воды.
«Наше исследование не только демонстрирует потенциал пьезокатализа, но и открывает новые возможности для использования механической энергии из природных источников, таких как приливные движения, для улучшения усилий по восстановлению окружающей среды».
Значение этого исследования огромно: оно представляет собой устойчивую альтернативу традиционным методам очистки воды. Пьезокаталитические методы могут применяться в различных условиях окружающей среды: от очистных сооружений до децентрализованных систем в отдаленных районах.
Собирая механическую энергию из природных источников, таких как ветер, волны или деятельность человека, эта технология может произвести революцию в управлении загрязнителями, не полагаясь на внешние источники энергии. Более того, его сочетание с другими каталитическими методами повышает общую эффективность, что делает его важнейшим инструментом для будущих стратегий очистки воды и инициатив по защите окружающей среды.
Дополнительная информация:
Бо Лю и др., Пьезокаталитические методы и материалы для разложения органических загрязнителей из водных растворов, Эко-окружающая среда и здоровье (2024). DOI: 10.1016/j.eehl.2024.08.001
Цитирование : Использование ритма природы: пьезокатализ разложения органических загрязнителей (18 сентября 2024 г.), получено 18 сентября 2024 г. с https://phys.org/news/2024-09-harnessing-nature-rhythm-piezocatasis-pollutant.html.
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любых добросовестных сделок в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержимое предоставлено исключительно в информационных целях.