Save 20% On a Jenway 7315 Spectrophotometer from Bibby Scientific
Related Offers

Usando a Nanotecnologia Para Melhorar Eficiências Photocatalytic para o Tratamento da Água

Dr. John Byrne, Nanotecnologia & Centro Integrado da Tecnologia biológica, Universidade de Ulster em Jordanstown
Autor Correspondente: j.byrne@ulster.ac.uk

O photocatalysis Heterogêneo envolve o uso de um material decondução que possa ser entusiasmado pela absorção da luz. As aplicações do photocatalysis incluem o tratamento da água e a purificação, o tratamento do ar e a purificação, e a “auto-limpeza” surge. As aplicações Fotossintéticas são relatadas igualmente extensamente que incluem a rachadura photoelectrolytic da água, a redução2 do CO e a síntese orgânica. Há uma vasta gama de materiais empregados na pesquisa photocatalytic e umas aplicações. As propriedades importantes destes materiais incluem a energia da diferença de faixa e daqui o comprimento de onda da luz exigidos para a excitação, a estabilidade química e fotoquímica, o tamanho de partícula e a área de superfície.

O uso de materiais nano-estruturados pode conduzir às eficiências photocatalytic melhoradas onde a redução no tamanho de partícula conduz a uma área de superfície maior e faz sob medida possivelmente efeitos da quantização. O anterior fornece uns locais mais activos para a reacção e o último dá um aumento no coeficiente de absorção em comprimentos de onda específicos. O material o mais geralmente empregado do photocatalyst para a pesquisa e aplicações industriais é dióxido titanium (TiO2). Isto é porque é photostable, quimicamente estável, photoactive, relativamente barato e não-tóxico.

Há várias rotas a produzir o titania nanostructured que inclui o gel do solenóide, a oxidação hidrotermal, electroquímica do titânio, o depósito de vapor químico e o plasma que engasgam o depósito. O Titania tem uma energia da diferença de faixa do eV ao redor 3,2 e é conseqüentemente um "absorber" UV. Quando entusiasmado pela irradiação que UV o elétron-furo se emparelha no titania pode reagir com água e o oxigênio dissolvido à espécie reactiva do oxigênio do formulário que pode atacar poluentes orgânicos (e inorgánicos) na água. Eficazmente, cada partícula entusiasmado transforma-se uma pilha nano-electroquímica que conduz reacções dos redox na relação. (Mas agregado muito provavelmente) o titania nano-estruturado Dispersado pode ser utilizado para o tratamento da água e a purificação.

As Suspensões foram usadas na pesquisa baseada laboratório e mesmo em sistemas de tratamento de grande escala, contudo, o catalizador deve ser recuperado da água antes da descarga. Alternativamente, o catalizador pode ser imobilizado como filmes grossos ou finos em uma carcaça de apoio contínua para negar a fase da recuperação do catalizador1.

Para aplicações do tratamento da água, o uso de problemas imobilizados dos presentes dos filmes para o projecto do reactor devido às limitações de transferência em massa2. Se o catalizador é imobilizado em uma carcaça de apoio electricamente de condução, se pode empregar esta carcaça como um photoanode em uma pilha photoelectrochemical (CPE), no modo photolytic ou photogalvanic). Por exemplo, uma aplicação pode ser a oxidação photocatalytic conduzida solar dos produtos orgânicos e da redução simultânea de íons dissolvidos do metal em um CPE de dois compartimentos3.

Photocatalysis foi relatado para ser eficaz contra uma vasta gama de poluentes químicos que incluem poluentes orgânicos persistentes (POPs). Uma aplicação interessante investigada em Ulster era a destruição do β-estradiol fêmea da hormona 17 e é analogues. As Hormonas e as indicações da hormona são denominadas produtos químicos de interrupção EDCs da glândula endócrina e levantam uma ameaça significativa ao ambiente.

Photocatalysis é um processo degradative onde o ataque pela espécie reactiva do oxigênio conduza à oxidação total de um poluente orgânico através dos produtos intermediários. Estes intermediários podem ser apenas tão prejudiciais quanto o composto do pai. Com relação aos compostos do oestrogen, é importante determinar a destruição das propriedades oestrogenic. Isto foi conseguido usando um bio-ensaio da tela do fermento que respondesse ao efeito oestrogenic dos poluentes. Mostrou-se que o photocatalysis era mais eficaz do que a fotodecomposição de UVA em destruir o efeito oestrogenic de 17-B-oestradiol, de esterone e de estriol4,5.

Uma pesquisa Mais recente demonstrou a destruição photocatalytic dos fármacos na água. Dado que o photocatalysis gera a espécie reactiva do oxigênio que inclui o radical de hidróxilo, o aníon radical do superoxide e a água oxigenada, é uma etapa lógica para aplicar o tratamento para a desinfecção da água que contem microogranisms patogénicos. Certamente, o photocatalysis foi relatado para ser eficaz contra uma vasta gama de microoganisms que incluem as bactérias, os vírus e os protozoa.

Escherichia Coli é o nome de um tipo de bactérias que viva em seus intestinos. A Maioria de tipos de Escherichia Coli são inofensivos. Contudo, alguns tipos podem fazer-lhe o doente e causar a diarreia. Um tipo causa a diarreia dos viajantes. O tipo o mais ruim de Escherichia Coli causa a diarreia ensangüentado, e pode às vezes causar a insuficiência renal e mesmo a morte. Estes problemas são mais provável de ocorrer nas crianças e nos adultos com sistemas imunitários fracos.

O Clostridium perfringens é uma haste anaeróbica, Relvado-Positiva, sporeforming (meios anaeróbicos incapazes de crescer na presença do oxigênio livre). É distribuído extensamente no ambiente e ocorre freqüentemente nos intestinos dos seres humanos e de muitos animais domésticos e ferozes.

O parvum de Cryptosporidium é uma de diversas espécies que causam o cryptosporidiosis, uma doença parasítica do intervalo intestinal mamífero.

Nosso trabalho em Ulster investigou a inactivação de E.coli como um organismo modelo usando6 o photocatalysis e é ajudado eletroquìmica ao photocatalysis. Nos últimos, o processo é ajudado pela aplicação de uma polarização elétrica externo. Quando E.coli for um micróbio patogénico em seus direitos próprios e é usado como um indicador para a contaminação fecal, é relativamente fácil matar. Conseqüentemente, é mais interessante estudar a inactivação da espécie resistente da desinfecção.

Nós mostramos que esse photocatalysis e photocatalysis eletroquìmica ajudado seja eficaz contra os esporos do Clostridium perfringens7. Além Disso, nós igualmente demonstramos que o photocatalysis é eficaz contra os oocysts do protozoário do parvum de Cryptosporidium. Este organismo é um problema grande para a indústria de água porque é resistente à desinfecção convencional e causa a diarreia severa nos seres humanos.

Ulster é um sócio no projecto do EC FP6 Sodiswater que aponta investigar a desinfecção solar da água para o uso em países em vias de desenvolvimento. Simplesmente enchendo uma garrafa transparente com água (preferivelmente de vidro ou ANIMAL DE ESTIMAÇÃO) e colocando na luz solar directa, se pode neutralizar a maioria de micróbios patogénicos na água, conseqüentemente tornando a água mais segura beber. Dado que ao redor um - o sixth da população de Mundo não tem o acesso à água segura, ele faz o sentido utilizar a potência do sol em um processo tão simples.

Quando SODIS (desinfecção solar) for usado no mundo inteiro perto ao redor 2 milhões de pessoas, a tomada para SODIS poderia ser melhorada. Adicionalmente, há uma necessidade para melhorias na eficiência de SODIS e na segurança de qualidade para o utilizador final.

Com tal fim nós temos investigado o uso do photocatalysis aumentar a taxa de matança dos micróbios patogénicos na escala piloto sob condições reais do sol no Plataforma de Solar Almeria em colaboração com Fernández Pilar, CIEMAT, Espanha. Também, nós temos desenvolvido tecnologias de sensor para oferecer o controle e a garantia automatizados da qualidade para o utilizador final. Nossos colaboradores incluem sócios em Kenya, em Zimbabwe e em África do Sul. A Nanotecnologia podia ajudar a salvar vidas no mundo em desenvolvimento.


Referência

1. Byrne J.A., Eggins B.R., Brown N.M.D., McKinney B., e Rouse M., Imobilização do pó TiO2 para o tratamento da água contaminada. Catálise Aplicada B: Ambiental, 1998, 17, pp 25-36.
2. McMurray, T.A., Byrne, J.A., Dunlop, P.S.M., Winkelman, J.G.M., Eggins, B.R., e McAdams, E.T., “cinética Intrínseca da oxidação photocatalytic do ácido formic e oxalic nos filmes TiO2 imobilizados.” Catálise Aplicada A: General, 2004, 262, 1, 105-110.
3. Byrne J.A., Eggins B.R., Byers W., e Brown N.M.D., pilha de Photoelectrochemical para a oxidação photocatalytic combinada de poluentes orgânicos e a recuperação dos metais das águas residuais. Catálise Aplicada B: Ambiental, 1999, 20, L85.
4. Coleman H.M., Eggins B.R., Byrne J.A., Palmer F.L., e Rei E., degradação Photocatalytic do ß-estradiol 17, Appl. Catal. B Ambiental, 2000, 24, L1 - L5.
5. Coleman, H.M., Routledge, E.J., Sumpter, J.P., Eggins, B.R., e Byrne, J.A., “perda Rápida de estrogenicity de hormonas estrogénicas esteróides pela fotodecomposição de UVA e photocatalysis sobre um catalizador imobilizado do dióxido titanium,” Pesquisa de Água, 2004, 38, 3233-3240
6. Dunlop, P.S.M., Byrne, J.A., Manga, N., e Eggins, B.R., A remoção photocatalytic de poluentes bacterianos da água potável, Jornal da Fotoquímica e Photobiology A: Química, 2002, 148, pp 355-363.
7. Dunlop P S M, McMurray T A, Hamilton J W J, Byrne J A, “inactivação Photocatalytic dos esporos de perfringens do Clostridium nos eléctrodos TiO2”, Jornal da Fotoquímica e Photobiology A: Química, 2008, 196, 113-119

Copyright AZoNano.com, Dr. John Byrne (Universidade de Ulster)

Date Added: Oct 1, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:36

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit