Специалисты из университета Райса предложили новый способ очистки воды при помощи микроскопических частиц. Сферы размером в несколько микрометров предназначается для очистки бисфенола А (BPA). Это синтетический химикат, который задействуется в процессе изготовления пластмассы.
BPA обычно применяется для покрытия внутренних поверхностей банок с пищей, бутылочных крышек и водопроводных труб. Когда-то он входил также в состав детских бутылок. Химикат может просачиваться в пищу и жидкость, но в небольших дозах он считается безопасным. Впрочем, есть подозрение, что продолжительное воздействие плохо влияет на здоровье и приводит к повышению артериального давления.
Хорошая новость состоит в том, что реактивные виды кислорода, в данном случае гидроксильные радикалы, разрушают BPA. Недорогой диоксид титана выделяет подобные радикалы под воздействием ультрафиолетового излучения. Окисляющие молекулы быстро рассеиваются, поэтому BPA должен располагаться достаточно близко. Именно здесь и кроется ловушка.
При близком расстоянии микросферы раскрываются и выпускают диоксид титана. Гибкие лепестки обеспечивают достаточную поверхность для закрепления молекул циклодекстрина.
Циклодекстрин представляет собой молекулу на основе сахара, которая часто находит применение в пище и лекарственных препаратах. Оно имеет двухслойную структуру с водоотталкивающей полостью и притягивающий воду наружной поверхностью. BPA также отталкивает воду, притягиваясь в полость. Попав туда, он расщепляется на безопасные химикаты.
Лабораторные исследования показали, что 200 мг подобных микросфер на литр загрязненной воды расщепили 90% BPA в течение часа. Сам по себе диоксид титана потребовал бы вдвое больше времени.
Таким образом, мы видим очередное применение нанотехнологий. Размер частиц в таких случаях обычно меньше 100 нм. Из-за этого их очень трудно восстановить из суспензии в воде.
В данном случае частицы крупнее. Усиленный диоксид титана имеет размер 3-5 мкм, в 20 раз меньше толщины волосы. Можно будет использовать микрофильтрацию под низким давлением с применением мембраны, чтобы вернуть данные частицы и использовать их повторно.
Реактивные виды кислорода изнашивают также и циклодекстрин. Из-за этого микросферы начинают терять свои способности после примерно 400 часов ультрафиолетового облучения. Однако, когда они восстанавливаются, их легко можно использовать повторно.
Данный материал поможет преодолеть технологические препятствия фотокаталитической очистки воды. Повысится эффективность, а также будет применяться повторное использование катализатора, что снизит стоимость.