Обычные методы очистки сточных вод от красителей часто не справляются — вредные органические вещества остаются в воде. Команда ученых под руководством доктора Лю Баоцзяна нашла способ решить эту проблему. Они создали ультратонкие пластинки из материала Bi₂Fe₄O₉ с помощью высокотемпературного синтеза.

Этот материал обладает двумя важными свойствами: генерирует электричество под механическим воздействием (например, от ультразвука) и хорошо поглощает видимый свет.

В эксперименте пластинки использовали для разложения красителя KN-R. Результат превзошел ожидания: при оптимальных условиях (кислая среда, pH=3, концентрация красителя 60 мг/л) разрушение KN-R достигло 98,5%. Оказалось, что если одновременно применять ультразвук и свет, процесс идет в 3,4 раза эффективнее, чем только с ультразвуком, и в 2,6 раза лучше, чем только со светом.

Исследование опубликованы в издании Journal of Donghua University.

Почему так происходит

Когда материал вибрирует под ультразвуком, в нем возникают электрические заряды, которые меняют его структуру и помогают свету активнее разрушать краситель. В результате образуются агрессивные частицы — гидроксильные и супероксидные радикалы, которые буквально разрывают молекулы красителя.

Важно и то, что Bi₂Fe₄O₉ можно использовать многократно — его эффективность почти не снижается.

Что это дает на практике

• Более быструю и дешевую очистку воды от стойких красителей.
• Меньше токсичных отходов по сравнению с традиционными методами.

Этот метод открывает перспективы для промышленности, особенно текстильной, где огромные объемы окрашенных стоков. Если технологию масштабировать, можно:

• Снизить затраты на очистку воды.
• Уменьшить использование химических реагентов.
• Повысить экологичность производства.

Кроме того, принцип совмещения пьезо- и фотокатализа можно применить к другим загрязнителям — например, фармацевтическим отходам или пестицидам.

Основной вопрос — насколько метод экономически выгоден в реальных условиях. Пока эксперименты проводились в лаборатории с контролируемыми параметрами. В промышленных стоках состав сложнее: там могут быть примеси, которые замедлят реакцию или повредят катализатор. Также неясно, как поведет себя материал при длительной эксплуатации в агрессивной среде.

Ранее мы опубликовали инновационные тренды в сфере очистки сточных вод.