Химики разработали новый метод очистки воды от микрочастиц полистирола. При пропускании тока через раствор, на аноде образуются гидроксильные радикалы, которые окисляют молекулу полистирола до углекислого газа и воды. Подобрав оптимальные параметры, ученые смогли за шесть часов окислить 89 процентов микрочастиц полистирола. В дальнейшем новый способ можно будет использовать для очистки промышленных сточных вод.
Канадские химики под руководством Патрика Дроги (Patrick Drogui) из Национального Научно-Исследовательского института в Квебеке предложили очищать воду с помощью принципиально иной процедуры — окисления под действием электрического тока. Ученые исследовали возможности электроокисления на примере микрочастиц полистирола. Это один из самых распространенных типов пластика (ежегодно производится более 25 миллионов тонн) который используется для изготовления упаковки, контейнеров, а также в строительстве.
Ученые готовили суспензию микрочастиц полистирола со средним размером 25 микрометров с концентрацией 100 миллиграммов в литре, добавляли к ней растворимый электролит и пропускали ток. При этом на аноде образовывались активные гидроксильные радикалы, которые реагировали с частицами полистирола, окисляя их до углекислого газа и воды, поэтому концентрация полистирола постепенно уменьшалась. Чтобы убедиться, что микрочастицы полистирола не распались на частицы еще меньшего размера, а превратились в углекислый газ и воду, Дроги и его коллеги использовали комбинацию различных методов: сканирующую электронную микроскопию, динамическое светорассеяние и инфракрасную спектроскопию с Фурье-преобразованием. Кроме того, в течение реакции ученые отбирали пробы суспензии полистирола, фильтровали их, чтобы избавиться от оставшихся частиц полистирола и измеряли общее количество органического углерода в фильтрате методом каталитического сжигания. Этот эксперимент не выявил накопления наночастиц полистирола или других органических молекул в процессе реакции, то есть подтвердил, что весь распадающийся полистирол превращается в углекислый газ и воду.
В поисках оптимальных условий процесса авторы работы меняли разные параметры: величину пропускаемого тока, площадь электродов, состав и концентрацию электролита и время реакции. Интенсивность расщепления полистирола ожидаемо увеличивалась с ростом силы тока и концентрации электролита — лучшие результаты авторы получили при величине тока девять ампер и концентрации электролита 0,03 моль на литр.
Это значит, что новый метод в дальнейшем можно будет масштабировать для использования в промышленности.