Японские учёные из корпорации Panasonic разработали высокоэффективную систему очистки воды с использованием нового уникального фотокатализатора

Корпорация Panasonic представила высокоэффективную систему очистки воды с использованием нового фотокатализатора. Данная система способна эффективно очищать воду[1], загрязненную опасными тяжелыми металлами, такими как мышьяк и хром, а также стойкими органическими соединениями. По скорости очистки новая система действует до 100 раз быстрее обычных методов[2]. Разработанный компанией Panasonic фотокатализатор имеет уникальную структуру, он легко извлекается из воды после ее очистки и его можно регенерировать. Предложенная технология может использоваться для создания компактных автономных систем очистки воды, которые будут востребованы в развивающихся странах, где особенно остро стоит проблема дешевой питьевой воды.

Растущее потребление и недостаток чистой питьевой воды, связанные с развитием промышленности, увеличением населения и длительными засухами, являются глобальными проблемами. В загрязненных районах питьевая вода может содержать металлические загрязнители на уровне, более чем вдвое превышающем международные нормы. Новая технология Panasonic[3] может эффективно очищать даже загрязненные грунтовые воды, снижая токсичность опасных загрязнителей вплоть до 99,99% - например, трехвалентный мышьяк и шестивалентный хром, превращаются в менее опасные вещества. При этом новая система, в отличие от традиционных химических технологий обработки, не потребляет дополнительных химических веществ и таким образом почти не влияет на окружающую среду.

Особенности новой технологии:

- скорость отделения дисперсного синтетического фотокатализатора от воды оптимизирована за счет поверхностных физико-химических свойств фотокатализатора.

- фотокатализатор обладает большой поверхностью по отношению к объему, что способствует эффективному обезвреживанию опасных загрязнителей. Скорость очистки воды значительно повышается за счет присутствия фотокатализатора – в случае загрязнения мышьяком очистка происходит в 50 раз быстрее, при органических загрязнениях - в 100 раз быстрее.

- солнечное ультрафиолетовое излучение используется в качестве источника света для фотокаталитической обработки воды, что делает систему дешевой и экологичной.

Разработка базируется на следующих новых технологиях:

1. Технология синтеза фотокатализатора, основанная на внутреннем электростатическом взаимодействии между частицами.

2. Суспензионная технология контроля перехода между дисперсными скоплениями частиц фотокатализатора и суспензией.

Корпорация Panasonic владеет 10 японскими и 6 зарубежными патентами (в т.ч. находящимися на стадии регистрации) на данную разработку.

Более подробно о технологии.

1. Технология синтеза фотокатализатора, основанная на внутреннем электростатическом взаимодействии между частицами:

Обычная фиксация частиц фотокатализатора на крупной инертной подложке может привести к сокращению активного участка фотокатализатора и значительно ограничить приток к нему загрязнителей, поскольку связующие вещества, используемые для фиксации фотокатализатора, нередко располагаются на его поверхности, частично перекрывая ее. Новая технология от Panasonic использует вместо связующих веществ силу притяжения, обусловленную электростатическим взаимодействием. Данная сила специфична для наночастиц фотокатализатора (в данном случае - диоксида титана, или TiO2) и особого типа микрочастиц цеолита. Диоксид титана, связанный с цеолитом за счет электростатического взаимодействия, сохраняет исходную площадь активной поверхности.

2. Суспензионная технология контроля переноса между дисперсными скоплениями частиц фотокатализатора и суспензией:

Поскольку фотокатализатор TiO2 слабо связан с поверхностью цеолита, то он может быть десорбирован с нее простым перемешиванием суспензии. Когда перемешивание прекращается, диоксид титана может снова сорбироваться на поверхности цеолита. Это свойство материала обуславливает большую активную поверхность фотокатализатора, а также возможность его легкого отделения от воды.

--------------------------------------------------------------------------------
[1] В ходе фотокаталитической реакции трехвалентный мышьяк или шестивалентный хром превращаются в менее опасные загрязнители - пятивалентный мышьяк и трехвалентный хром соответственно. Органические загрязнители полностью минерализируются, не создавая иных загрязнителей.

[2] Традиционные методы: Тонкие пленки фотокатализатора, полученные из золь-гель смеси с частицами фотокатализатора, подготавливаются на большой инертной подложке. Фиксация фотокатализатора приводит к уменьшению эффективности.

[3] В процессе очистки обрабатываемой воды частицы фотокатализатора находятся во взвешенном состоянии. Далее они отделяются от воды для повторного использования автоматической системой переноса