Wetenschap
Gouden nanoclusters bieden een duurzame oplossing voor afvalwater dat vervuild is door kleurstoffen die in veel industrieën worden gebruikt
Een nieuwe studie onder leiding van Flinders University heeft een nieuwe manier ontdekt om giftige organische chemicaliën, waaronder azokleurstoffen, af te breken en mogelijk te verwijderen uit afvalwater, met behulp van een chemisch fotokatalyseproces dat wordt aangedreven door ultraviolet licht.
Professor Gunther Andersson, van het Flinders Institute for NanoScale Science and Technology, zegt dat het proces gepaard gaat met het creëren van metalen ‘clusters’ van slechts negen goudatomen (Au) die chemisch ‘verankerd’ zijn aan titaniumdioxide, wat op zijn beurt de reactie aanstuurt door de energie van geabsorbeerde atomen om te zetten. UV-licht.
De gouden nanocluster-cokatalysatoren verbeteren het fotokatalytische werk van titaniumdioxide en verminderen de tijd die nodig is om de reactie te voltooien met een factor zes, volgens het nieuwe tijdschriftartikel in Solar RRL.
"Dit soort heterogene, door halfgeleiders gemedieerde fotokatalysesystemen bieden een aanzienlijk voordeel ten opzichte van andere geavanceerde chemische processen", zegt professor Andersson van het College of Science and Engineering.
"Het kan de mineralisatie van een groot aantal organische verontreinigende stoffen, zoals azokleurstoffen, in water- en koolstofdioxidemoleculen vergemakkelijken met een hoge afbraakefficiëntie."
Momenteel wordt een verscheidenheid aan fysische, chemische en biologische processen gebruikt om kankerverwekkende en recalcitrante organische verbindingen uit water te verwijderen.
Een groot aantal chemische industrieën, waaronder de productie van kleurstoffen, textiel en cosmetica, laten giftige en niet-biologisch afbreekbare kleurstoffen in het milieu terechtkomen. Bijna de helft van de kleurstoffen die in de textiel- en verfindustrie worden gebruikt, zijn azokleurstoffen. Methyloranje wordt veel gebruikt als in water oplosbare azokleurstof.
Met dit in gedachten hebben de nanotechonderzoekers van Flinders University ook het nut aangetoond van deze goudcluster-cokatalysator en gemodificeerde halfgeleiders voor de synthese van de nieuwe fotokatalysesystemen voor de afbraak van methyloranje.
Deze studie, gepubliceerd in Applied Surface Science , testte de fotokatalyse in een vortex-fluïdisch apparaat ontwikkeld aan de Flinders University in het nanotechnologielaboratorium van professor Colin Raston.
Co-auteur Flinders Ph.D. Dr. Anahita Motamedisade zegt dat traditionele methoden voor de behandeling van afvalwater vaak niet effectief gevaarlijke verontreinigingen uit afvalwater verwijderen.
"De reden hiervoor is dat sommige chemicaliën, vooral die met aromatische ringen, resistent zijn tegen chemische, fotochemische en biologische afbraak", zegt Dr. Motamedisade, die nu onderzoeksmedewerker is bij het Center for Catalysis and Clean Energy aan de Grifffith University.
"Bovendien genereren ze gevaarlijke bijproducten door het oxideren, hydrolyseren of het ondergaan van andere chemische reacties van synthetische kleurstoffen die afvalwater bevatten, die waarneembaar zijn waar ze ook worden weggegooid.
"We hopen voort te bouwen op deze duurzamere en grondigere fotokatalytische afbraakprocessen om de gifstoffen volledig te verwijderen en dit mondiale probleem aan te pakken."
Het onderzoek werd geïnspireerd door de Ph.D. van Dr. Motamedisade. onderzoek dat betere manieren omvat om het afvalwater van wijnhuizen te behandelen.