Chemische ingenieurs van Rice University hebben een nieuwe katalysator gevonden die nitrieten snel kan afbreken. een veel voorkomende en schadelijke verontreiniging in drinkwater die vaak het gevolg is van overmatig gebruik van landbouwmeststoffen.

Nitrieten en hun meer overvloedige neven, nitraten, zijn anorganische verbindingen die veel voorkomen in zowel grondwater als oppervlaktewater. De verbindingen zijn een gevaar voor de gezondheid, en de Environmental Protection Agency stelt strikte limieten op de hoeveelheid nitraten en nitrieten in drinkwater. Hoewel het mogelijk is om nitraten en nitrieten uit water te verwijderen met filters en harsen, het proces kan onbetaalbaar zijn.

"Dit is een groot probleem, vooral voor landbouwgemeenschappen, en er zijn niet echt goede opties om ermee om te gaan, " zei Michael Wong, hoogleraar chemische en biomoleculaire engineering bij Rice en de hoofdonderzoeker van de nieuwe studie. "Onze groep heeft jarenlang geconstrueerde nanokatalysatoren van goud en palladium bestudeerd. We hebben deze bijna tien jaar lang getest tegen gechloreerde oplosmiddelen, en bij het zoeken naar andere mogelijke toepassingen hiervoor kwamen we enkele onderzoeken tegen over palladiumkatalysatoren die worden gebruikt om nitraten en nitrieten te behandelen; dus besloten we een vergelijking te maken."

Katalysatoren zijn de matchmakers van de moleculaire wereld:ze zorgen ervoor dat andere verbindingen met elkaar reageren, vaak door ze dicht bij elkaar te brengen, maar de katalysatoren worden niet verbruikt door de reactie.

In een nieuw artikel in het tijdschrift nanoschaal , Het team van Wong toonde aan dat gemanipuleerde nanodeeltjes van goud en palladium verschillende keren efficiënter waren in het afbreken van nitrieten dan alle eerder bestudeerde katalysatoren. de deeltjes, die zijn uitgevonden in Wong's Catalysis and Nanomaterials Laboratory, bestaan ​​uit een massief gouden kern die gedeeltelijk is bedekt met palladium.

In het afgelopen decennium is Het team van Wong heeft ontdekt dat deze goud-palladiumcomposieten snellere reactietijden hebben voor het afbreken van gechloreerde verontreinigende stoffen dan welke andere bekende katalysator dan ook. Hij zei dat hetzelfde gold voor nitrieten, om nog onbekende redenen.

"Er zit geen chloor in deze verbindingen, dus de chemie is totaal anders, " zei Wong. "Het is nog niet duidelijk hoe het goud en palladium samenwerken om de reactietijd in nitrieten te verhogen en waarom de reactie-efficiëntie piekte toen de nanodeeltjes ongeveer 80 procent palladiumdekking hadden. We hebben verschillende hypothesen die we nu aan het testen zijn. "

Hij zei dat goud-palladium-nanokatalysatoren met de optimale formulering ongeveer 15 keer efficiënter waren in het afbreken van nitrieten dan zuivere palladium-nanokatalysatoren, en ongeveer 7 1/2 keer efficiënter dan katalysatoren gemaakt van palladium en aluminiumoxide.

Wong zei dat hij zich het gebruik van de goud-palladiumkatalysatoren kan voorstellen in een kleine filtratie-eenheid die aan een waterkraan kan worden bevestigd, maar alleen als het team een ​​even efficiënte katalysator vindt voor het afbreken van nitraten, die zelfs meer verontreinigende stoffen zijn dan nitrieten.

"Nitrieten vormen overal waar je nitraten hebt, die werkelijk de oorzaak van het probleem zijn, " zei Wong. "We bestuderen nu actief een aantal kandidaten voor het afbreken van nitraten, en we hebben een aantal positieve leads."