Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов

Бразильские исследователи протестировали фотокатализатор на основе оксида цинка и обнаружили, что он отлично справляется с разложением сертралина, нового загрязнителя окружающей среды.

В статье, опубликованной в журнале Chemical Engineering Journal, описывается стратегия получения материала на основе оксида цинка (ZnO), способного разлагать сертралин — антидепрессант, который, как и другие лекарства, был обнаружен в грунтовых водах по всему миру и считается новым загрязнителем. Подобные вещества обладают определенными физико-химическими свойствами, которые препятствуют их удалению обычными методами очистки сточных вод.

Исследование проводилось при поддержке FAPESP и в Бразилии учеными Центра разработки функциональных материалов (CDMF), Бразильской корпорации сельскохозяйственных исследований (EMBRAPA), Федерального университета Алфенаса (UNIFAL) и Федерального университета Параибы (UFPB). CDMF — это Центр исследований, инноваций и распространения информации (RIDC), финансируемый FAPESP и расположенный в Федеральном университете Сан-Карлоса (UFSCar).

Стратегия, описанная в статье, включала экспериментальную разработку и микроволновый сольвотермический синтез (MASS) для получения иерархических 3D-фотокатализаторов ZnO, способных разлагать сертралин с высоким уровнем эффективности всего за десять минут. Исследователи применили анализ главных компонент (PCA), до сих пор мало используемый в синтезе материалов, чтобы соотнести физико-химические и фотокаталитические свойства материалов с исследуемыми синтетическими условиями. Результаты показали, что хемометрические инструменты дают отличные результаты при изучении синтетических систем, генерирующих большое количество экспериментальных данных.

Были определены образцы, обладающие наибольшим потенциалом для восстановления окружающей среды. Фотокаталитическая активность 3D ZnO эффективно разлагала органический краситель и новый загрязнитель сертралин в природной воде. Результаты подтвердили, что 3D ZnO поглощает световую энергию (ультрафиолет A и C), способствуя эффективному фотоокислению воды, в результате чего образуются окислители, разрушающие органические загрязнители.

Эффективность деградации оставалась высокой в течение пяти циклов применения, сохраняя кристаллическую структуру, морфологию и другие свойства, а анализ фитотоксичности показал, что побочные продукты, образующиеся в процессе деградации сертралина, не были токсичны для тестируемых организмов, что подтверждает безопасность фотокатализатора для очистки сточных вод.

Результаты исследования оказались конкурентоспособными по сравнению с другими материалами, представленными в литературе, говорится в заключении статьи, показывая, что материалы, полученные в выгодных синтетических условиях, предлагают реальный путь к разработке новых технологий для восстановления окружающей среды от новых загрязнителей в природных водах.

По словам Аилтона Морейры, научного сотрудника CDMF и автора-корреспондента статьи, неправильная утилизация фармацевтических препаратов приводит к широкомасштабному загрязнению окружающей среды, и он отмечает актуальность этой темы в свете рисков для здоровья человека и окружающей среды. Выбор сертралина был обусловлен тем, что количество исследований, посвященных применению гетерогенного фотокатализа для деградации сертралина, весьма ограничено, а проведенный исследователями обзор литературы не выявил ни одного исследования, посвященного использованию ZnO для этой цели.

Следующие шаги включают анализ работы фотокатализатора в реальных системах очистки сточных вод, чтобы выяснить, расщепляет ли он сертралин и другие новые загрязнители по отдельности или в более сложных смесях, таких как больничные или бытовые сточные воды, обрабатываемые на очистных сооружениях. Эти и другие исследователи планируют сосредоточиться на очистных сооружениях в Гавиан-Пейшото, штат Сан-Паулу.

19.12.2023