Новый метод очистки сточных вод, совмещающий в себе дорогостоящие методики фотокатализа и электрохимического окисления, может оказаться дешевле и эффективнее в очистке от трудноудаляемых загрязнений. Технология совмещает фотокатализ, который использует свет для разрушения загрязняющих веществ и электрохимическое окисление, использующее с той же целью электрический ток.
Айшег Чен, доцент Университета Лэйкхед в Онтарио, запатентовал данную методику и заявил, что он рассчитывает на прибыльность через 2 года. Чен совместил оба метода очистки за счет создания электрода двойного назначения. С одной стороны, электрод покрыт фотокатализатором, с другой – электрокатализатором. Чен оценил возможность электрода удалять различные нитрофенолы – химические вещества, часто используемые в производстве лекарств, пестицидов, фунгицидов и красителей, и часто встречаются в промышленных сточных водах.
Электрод двойного действия удалил 85-90% общеизвестно трудноудаляемых загрязнителей за три часа. Для сравнения применение каждого метода по отдельности позволило удалить только 30-60% загрязнений.
Фотокатализ и электрохимическое окисление обширно изучались с точки зрения их использования в очистке воды, но не использовались широко из-за их недостаточной эффективности в сопоставлении с затратами. В фотокатализе ультрафиолетовая радиация воздействует на катализатор, чаще всего сделанный из диоксида титана, переводя электроны в материале в более высокое энергетическое состояние. Это, в свою очередь, оставляет свободные положительно заряженные дырки, окисляющие загрязняющие вещества. Но эффективность фотокатализа невысока, так как часто электроны просто снова связываются с дырками.
Электрохимическое окисление действует за счет прохождения тока через катализатор в воде, окисляя загрязняющие вещества. При комбинировании с фотокатализом этот процесс частично увеличивает эффективность, поскольку ток предотвращает воссоединение образующихся в результате фотокатализа электронов и дырок.
Наиболее экономически обоснованным и общепринятым методом очистки является использование бактерий для разложения загрязняющих веществ. Но биологическая очистка не всегда является самой эффективной, особенно для стоков с высокой концентрацией органических и токсичных компонентов. В таких случаях вода должна очищаться неоднократно, часто с применением таких реагентов, как хлор, что увеличивает стоимость процесса.
По словам доктора Чена, в воде с высокой концентрацией загрязняющих веществ или при очень высоких или низких значениях рН, бактериям трудно выжить.
Согласно опубликованному отчету Lux Research, водопользование вырастет к 2030 году на 40%, и доход водного сектора поднимется с $500 млрд. в 2007 году до $1 трлн. в 2030 году. Такие прогнозы привели за последние несколько лет к очередной волне интереса к новым, потенциально более эффективным технологиям водоочистки.
Так как потребность в чистой воде продолжает расти, исследователи ищут новые пути очистки загрязненных вод. Необходим широкий спектр вариантов, потому что число трудноудаляемых загрязнителей, обнаруженных в сточных водах, также растет.
Ссылка на источник:
http://www.technologyreview.com/news/413837/a-two-pronged-water-treatment-technology/
