Afvalwaterzuivering VIA FOTOKATALYSE
Wetenschappers van het Leibniz Instituut voor Katalyse ontdekten een methode om organische verontreinigingen in afvalwater volledig af te breken door middel van zonlicht.
Heterogene katalysatoren in poedervorm. Na de reactie zakt dit poeder naar de bodem, wat de scheiding van de katalysator sterk vereenvoudigt
Geneesmiddelresten in afvalwater groot probleem
Residuen van geneesmiddelen in afvalwater of zuiveringsinstallaties zijn wereldwijd een probleem. Ze laten zich niet makkelijk uit het water filteren, waardoor ze dus in het milieu terechtkomen. Onderzoekers van het Leibniz Instituut voor Katalyse in Rostock toonden hoe door middel van fotokatalysatoren rioolwater van organische vervuiling te zuiveren valt. Door middel van zogeheten in-situ spectroscopie kan men de functie van een katalysator volgen tijdens de chemische reactie (in situ) en de moleculaire werkingswijze ervan documenteren.
Carbonitride als alternatief voor titaniumoxide
In het algemeen werken fotokatalysatoren zoals titaandioxide (TiO2) het meest effectief met hoogenergetische UV-straling, dat echter slechts 5 tot 8% van het zonlicht vertegenwoordigt. Daarom ontwikkelden Chinese onderzoekers nieuwe fotokatalysatoren op basis van zogeheten carbonitreren. Zichtbaar licht activeert carbonitrides, die ontstaan uit de thermische behandeling van melamine. Carbonitrides werken als katalysator met verschillende nevenproducten van bij de afbraak van geneesmiddelen. Daarvoor wordt de fotokatalysator in poedervorm in water geroerd. Uit testen bleek ozon buitengewoon effectief als oxidatiemiddel, maar zijn activiteit schommelde en bleek afhankelijk van de voorbereidingsomstandigheden van de katalysator. LIKAT onderzocht de reden daarvoor, alsook de optimale voorbereidingsomstandigheden voor de katalysator.
Radicalen vangen en identificeren
Metingen toonden aan dat een soort radicalen de eigenlijke degradatiereactie in gang zetten, extreem reactieve moleculen die de schadelijke stoffen in het water onmiddellijk aanvallen en afbreken. Het samenspel van zonlicht, de fotokatalysator en ozon bevordert radicalenvorming.
De radicalen waren zo kortstondig dat zelfs de moderne analytische technologie van LIKAT hen in eerste instantie niet kon identificeren. Dat lukte uiteindelijk wél door middel van een zogeheten Spin-Trap, waarbij een neutraal molecuul de radicalen vangt en zo zelf een radicaal wordt. Aangezien het zo gevormde radicaal nauwelijks reactief is leeft het lang genoeg om het te kunnen analyseren. De hypereffectieve deeltjes bleken hydroxylradicalen - moleculen met een waterstof en een zuurstofatoom. De hoge effectiviteit van de combinatie van fotokatalysator (lees: zonlicht) en ozon voor afvalwaterzuivering laat zich verklaren door de extreem snelle vorming van een enorm aantal reactieve radicalen.
Lees hier het originele bericht.
