Save 20% On a Jenway 7315 Spectrophotometer from Bibby Scientific

There is 1 related live offer.

20% Off Jenway Spectrophotometer

Используя Нанотехнологию для того чтобы Улучшить Photocatalytic Эффективности для Водоочистки

Др. Джон Byrne, Нанотехнология & Интегрированный Центр Биоинженерии, Университет Ольстера на Jordanstown
Соответствуя автор: j.byrne@ulster.ac.uk

Несродное photocatalysis включает пользу semi-дирижируя материала который может был в восторге абсорбциой света. Применения photocatalysis включают водоочистку и очищение, обработку и очищение воздуха, и поверхности «собственн-чистки». Фотосинтетические применения также широко сообщены включая photoelectrolytic разделять воды, уменьшение2 CO и органический синтез. Широкий диапазон материалов используемых в photocatalytic исследовании и применения. Важные свойства этих материалов включают энергию зазора диапазона и следовательно длину волны света необходимы для возбуждения, химической и фотохимической стабилности, размера частицы и поверхностной области.

Польза nano-составленных материалов может вести к улучшенным photocatalytic эффективностям где уменьшение в размере частицы приводит к в большой поверхностной области и по возможности определяет размер влияния квантования. Бывшее обеспечивает более активные места для реакции и latter дает увеличение в показателе поглощения на специфических длинах волны. Наиболее обыкновенно используемый материал photocatalyst для исследования и промышленных применений titanium двуокись (TiO2). Это потому что оно photostable, химически стабилизировано, photoactive, относительно недорог и нетоксическо.

Различные трассы к производить nanostructured titania включая гель sol, гидротермическую, электрохимическую оксидацию титана, низложение химического пара и низложение sputtering плазмы. Titania имеет энергию зазора диапазона eV вокруг 3,2 и поэтому UV амортизатор. Возбуждано UV облучением электрон-отверстие спаривает в titania смогите прореагировать с водой и растворенным кислородом к виду кислорода формы реактивному что может атаковать органические (и неорганические) поллютанты в воде. Эффектно, каждая excited частица будет nano-электрохимической клеткой управляя реакциями редоксов на интерфейсе. Разметанный nano-составленный (но большинств вероятно суммировано) titania можно использовать для водоочистки и очищения.

Подвесы были использованы в исследовании основанном лабораторией и даже на системах обработки большого диапазона, однако, катализатор необходимо взять от воды до разрядки. Альтернативно, катализатор может быть лишен подвижности как толщиные или тонкие фильмы на твердом поддерживая субстрате для того чтобы отрицать этап спасения катализатора1.

Для применений водоочистки, польза лишенных подвижности проблем настоящих моментов фильмов для конструкции реактора должной к ограничениям массового перехода2. Если катализатор лишен подвижности на электрически дирижируя поддерживая субстрат, то можно использовать этот субстрат как photoanode в photoelectrochemical клетке (PEC), или в photolytic или photogalvanic режиме). Например, одно применение может быть солнечной управляемой photocatalytic оксидацией органических веществ и одновременного уменьшения растворенных ионов металла в PEC 2 отсеков3.

Было сообщены, что будет Photocatalysis эффективно против широкого диапазона химических поллютантов включая упорние органические поллютанты (POPs). Одно интересное применение расследованное на Ольстере было разрушением женского β-oestradiol инкрети 17 и аналоги. Инкрети и mimics инкрети термин инкреторными нарушая химикатами EDCs и представляют значительно угрозу к окружающей среде.

Photocatalysis деградативный процесс где нападение реактивным видом кислорода приводит к в общей оксидации органического поллютанта через промежуточные продукты. Эти промежуточные звена могут быть как раз как вредны как смесь родителя. По отношению к смесям oestrogen, важно определить разрушение oestrogenic свойств. Это было достигано используя биотестирование экрана дрождей которое отвечает к oestrogenic влиянию поллютантов. Было показано что photocatalysis было более эффективно чем фоторазложение UVA в разрушать oestrogenic влияние 17-B-oestradiol, esterone и эстриола4,5.

Более недавнее исследование демонстрировало photocatalytic разрушение фармацевтической продукции в воде. Дано что photocatalysis производит реактивный вид кислорода включая радикал гидроксила, анион superoxide радикальный и перекись водопода, логически шаг для того чтобы приложить обработку к обеззараживанию воды содержа патогенические microogranisms. Деиствительно, было сообщены, что будет photocatalysis эффективно против широкого диапазона microoganisms включая бактерии, вирусы и protozoa.

Escherichia Coli имя типа бактерий который живет в ваших кишечниках. Большинств типы Escherichia Coli невредны. Однако, некоторые типы могут сделать вами больноого и причинить понос. Один тип причиняет понос путешественников. Самый плохой тип Escherichia Coli причиняет кровопролитный понос, и может иногда причинять отказ и даже смерть почки. Эти проблемы самые правоподобные для того чтобы произойти в детях и в взрослых с слабыми иммунными системами.

Клостридий perfringens анаэробная, Грамположительная, sporeforming штанга (анаэробные середины неспособные для того чтобы вырасти в присутствии к свободному кислороду). Он широко распределен в окружающей среде и часто происходит в кишечниках людей и много отечественных и диких животных.

Parvum Cryptosporidium один из нескольких видов которые причиняют cryptosporidiosis, паразитного заболевания mammalian кишечного тракта.

Наша работа на Ольстере расследовала инактивирование E.coli как модельный организм используя6 photocatalysis и электрохимически после того как она помогать photocatalysis. В latter, процесс помогать применением внешнего электрического смещения. Пока E.coli патоген в своем собственном праве и использовано как индикатор для faecal загрязнения, относительно легко убить. Поэтому, более интересно изучить инактивирование вида обеззараживанием упорного.

Мы показывали что то photocatalysis и электрохимически помогать photocatalysis эффективн против спор Клостридия perfringens7. Furthermore, мы также демонстрировали что photocatalysis эффективно против oocysts protozoan parvum Cryptosporidium. Этот организм большая проблема для индустрии воды потому что он упорн к обычному обеззараживанию и причиняет строгий понос в людях.

Ольстер соучастник в проекте EC FP6 Sodiswater который направляет расследовать солнечное обеззараживание воды для пользы в развивающаяся страна. просто заполнять прозрачную бутылку с водой (предпочтительно стеклянной или ЛЮБИМЧИКОМ) и устанавливать в сразу солнечном свете, можно деактивировать большинств патогены в воде, поэтому представляющ воду более безопасным выпить. Дано что вокруг 1/6 из населенности Мира не имеет доступ к безопасной воде, она делает чувство использовать силу солнца в таком простом процессе.

Пока SODIS (солнечное обеззараживание) использовано повсеместно в мир мимо вокруг 2 миллиона людей, понимание для SODIS смогло быть улучшено. Дополнительно, потребность для улучшений в эффективности и проверке качества SODIS для конечного пользователя.

К этому концу мы расследовали пользу photocatalysis увеличить тариф убийства патогенов на пилотном маштабе под реальными условиями солнца на Plataforma Солнечн de Альмерии в сотрудничестве с Pilar Fernandez, CIEMAT, Испанией. Также, мы начинали сенсорные техники для предусмотрения автоматизированных управления и проверки качества для конечного пользователя. Наши сотрудницы включают соучастников в Кении, Зимбабве и Южной Африке. Нанотехнология смогла помочь сохранить жизни в развивающийся мир.


Справка

1. Byrne J.A., Eggins B.R., Брайн N.M.D., B. McKinney, и Побудка M., Обездвиживание порошка TiO2 для обработки загрязненной воды. Прикладное Катализирование B: Относящ К Окружающей Среде, 1998, 17, pp 25-36.
2. McMurray, T.A., Byrne, J.A., Dunlop, P.S.M., Winkelman, J.G.M., Eggins, B.R., и McAdams, E.T., «Внутреннеприсущая кинетика photocatalytic оксидации муравьиного и щавелевая кислота на лишенных подвижности фильмах TiO2.» Прикладное Катализирование A: Дженерал, 2004, 262, 1, 105-110.
3. Byrne J.A., Eggins B.R., W. Byers, и Брайн N.M.D., клетка Photoelectrochemical для совмещенной photocatalytic оксидации органических поллютантов и спасение металлов от сточных водов. Прикладное Катализирование B: Относящ К Окружающей Среде, 1999, 20, L85.
4. Coleman H.M., Eggins B.R., Byrne J.A., Palmer F.L., и Король E., Photocatalytic ухудшение ß-oestradiol 17, Appl. Catal. B Относящий К Окружающей Среде, 2000, 24, L1 - L5.
5. Coleman, H.M., Routledge, E.J., Sumpter, J.P., Eggins, B.R., и Byrne, J.A., «Быстрая потеря estrogenicity стероидных эстрогенов фоторазложением UVA и photocatalysis над лишенным подвижности катализатором titanium двуокиси,» Исследование Воды, 2004, 38, 3233-3240
6. Dunlop, P.S.M., Byrne, J.A., Manga, N., и Eggins, B.R., Photocatalytic удаление бактериальных поллютантов от питьевой воды, Журнал Фотохимии и Photobiology A: Химия, 2002, 148, pp 355-363.
7. Dunlop P S M, McMurray T A, Гамильтон J W J, Byrne J A, «Photocatalytic инактивирование спор perfringens Клостридия на электродах TiO2», Журнал Фотохимии и Photobiology A: Химия, 2008, 196, 113-119

Авторское Право AZoNano.com, Др. Джон Byrne (Университет Ольстера)

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

Last Update: 13. June 2013 23:39

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