Forskare vid Institute of Process Engineering (IPE) vid Chinese Academy of Sciences i Peking och Yangzhou University (YZU) i Jiangsu har utvecklat en effektiv och energieffektiv teknik för att rena vatten genom att använda grafitiska koldioxidnitrat.

Deras prototyp, presenterades 7 februari i tidningen Chem , renat patogenrikt vatten på 30 minuter, dödar över 99,9999% av bakterierna, Till exempel E coli , uppfyller Kinas krav på rent dricksvatten. Till skillnad från metallbaserade fotokatalytiska desinfektionsmedel, den uppnådde denna standard utan att lämna efter sig sekundär förorening eller tungmetalljonrester, erbjuder ett lovande alternativ till mindre miljövänlig teknik.

"Den framtida tillämpningen av fotokatalytisk desinfektionsteknik kan avsevärt lindra renvattenbrist och global energibrist, "säger Dan Wang, en professor vid Institute of Process Engineering och en senior författare på pappret.

Till skillnad från traditionella vattenreningsprocesser med ultraviolett ljus, klorering, eller ozondesinfektion, fotokatalytiska metoder erbjuder miljövänlig vattenrening - så länge de använder rätt katalysator. Men tyvärr, dessa grönare katalysatorer tenderar att vara mindre effektiva än metallbaserade sorter. Bredt studerade kolbaserade katalysatorer, såsom kolnanorör och grafenoxid, inte är tillräckligt effektiva för praktiska vattenbehandlingsändamål eftersom de inte producerar tillräckligt med reaktivt syre för att övervinna patogener.

Teamet från IPE och YZU lyckas kringgå dessa misslyckanden med en unik katalytisk design. De använder nanoskikt av grafitisk kolnitrid, ett ultratunt tvådimensionellt material med rätt elektroniska egenskaper för att absorbera ljuset och generera reaktivt syre. Denna konfiguration hjälpte till att underlätta reaktionen genom att generera mycket väteperoxid, som effektivt dödar bakterier genom att oxidera deras cellväggar och orsaka kaos på deras kemiska strukturer.

I sista hand, Wang tror att dessa resultat, liksom enkelheten i designen och billiga material, betyder att tekniken borde vara relativt lätt att utveckla i större skala. "Uppskalningen för både katalysatorerna och enheten är inte svår, "säger han." Konstruktionen av detta material är helt metallfri, och en av nyckelkomponenterna, plastpåsen, är kommersialiserad, vilket gör det lätt att få tag på. "

Teamet avser att finslipa tekniken innan den är klar för kommersiellt bruk. Som nästa steg, de planerar att förbättra effektiviteten genom att utöka kanten på materialets förmåga att absorbera fotoner, utveckla antibakteriella fibrer, och förfina förberedelseprocessen för nanoskiktet.

Dock, han erkänner att detta bakteriedödande system inte är avsett att rena vatten på egen hand. "Rening kräver andra enheter för att ta bort tungmetalljoner, justera pH, och ta bort rester, "säger han." Vi måste kombinera vårt system med andra för att uppfylla kraven på vattenrening. "