Вода — один из самых ценных ресурсов на планете. Пресная вода жизненно необходима для людей, животных и растений, но она может загрязняться из-за ливневых и поверхностных вод. Мы уже начинаем ощущать нехватку этого ресурса, поэтому не можем позволить себе терять ни капли.
К счастью, источники загрязнённой воды можно снова превратить в пресную с помощью передовых процессов окисления (АРО). Исследователи из Университета Тохоку совершили прорыв, используя ультразвуковые углеродные нанотрубки (УННТ) для создания пути реакции, который может точно определять конкретные загрязнители и разрушать их. Это помогает сохранить воду. Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Materials 21 мая 2025 года.
Профессор Хао Ли из Токийского университета передовых исследований материалов (WPI-AIMR) объясняет: «Ранее используемые методы АРО были неспецифичны и приводили к деградации как загрязнителей, так и компонентов фоновой воды. Наш метод преодолевает это, используя более селективный нерадикальный путь».
Нерадикальный путь использует синглетный кислород и быструю прямую передачу электронов. Этот процесс позволяет удалять распространённые промышленные и коммунальные загрязнители в течение пяти минут с беспрецедентной скоростью удаления (4,80 мкмol г⁻¹ с⁻¹). Эта стратегия также эффективно работает в различных условиях воды, таких как разные уровни pH и присутствие различных органических веществ.
«Ещё одним преимуществом нашего метода является то, что полученные катализаторы могут быть масштабированы, они демонстрируют превосходные каталитические характеристики и легко интегрируются в плоские мембраны и устройства с полыми волокнами для непрерывной фильтрации воды. Это делает технологию практичной и адаптируемой для реального применения», — отмечает Ли.
Кроме того, централизованные очистные сооружения дороги и обычно требуют многоступенчатых сложных процессов очистки воды. Метод, предложенный в этом исследовании, нацелен на распределённые источники воды (такие как ливневые или речные воды) в качестве эффективной технологии очистки на месте использования. Твёрдые окислители, используемые в АРО, легко хранить и транспортировать, поэтому их можно доставить прямо к источнику воды.
Следующие этапы этого проекта будут сосредоточены на повышении долгосрочной стабильности и противообрастающих характеристик катализаторов в реальных водных условиях, расширении их применимости к более широкому спектру загрязнителей — особенно к электронодефицитным органическим веществам — и дальнейшей разработке поверхностных функциональных групп для улучшения каталитической активности.
Этот новый подход к производству пресной воды представляет собой потенциально огромное улучшение методов восполнения незаменимого ресурса.
Предоставлено:
Университет Тохоку
[Университет Тохоку](http://www.tohoku.ac.jp/english/)