Grundämnet krom, trots olika applikationer, har ett dåligt rykte. Detta beror på att exponering för kromföreningar leder till en högre risk för respiratorisk cancer och andra skadliga effekter på människors hälsa. För att lägga till detta problem, krom råkar också vara en stor bidragande orsak till vattenföroreningar på grund av dess närvaro i industriavfall.

Det finns, dock, ett silverfoder. Som kemister har observerat, kromens toxicitet beror på dess valenstillstånd (ett tillstånd som dikteras av antalet elektroner i det yttre skalet av en atom). Av de två stabila tillstånd som krom uppvisar, hexavalent krom eller Cr (VI) och trivalent krom Cr (III), den förra är mer giftig och löslig. Således, kromföroreningar kan mildras genom att helt enkelt omvandla Cr (VI) till Cr (III) via en process som kallas reduktion. Tyvärr, de flesta metoder som är involverade i att minska Cr (VI) till Cr (III) är antingen dyra och farliga eller har höga energikrav.

För detta ändamål, forskare har fokuserat på utvecklingen av fotokatalysatorer, material som kan underlätta minskningen av skadliga ämnen i närvaro av ljus. Tricket är att utveckla en sådan reaktion med vatten som lösningsmedel (i motsats till tidigare använda organiska lösningsmedel), så att de kan användas direkt för att rena avloppsvatten.

Ett team av forskare, ledd av prof Takashiro Akitsu från Tokyo University of Science, har lyckats med detta, i en ny studie publicerad i New Journal of Chemistry . I teamet fanns också Yoshito Miyagawa, Tomoyuki Haraguchi (Tokyo University of Science, Japan), Arshak Tsatsuryan (University of Turin, Italien, och Southern Federal University, Ryssland), och Igor Shcherbakov (södra federala universitetet, Ryssland). Prof Akitsu förklarar, "I vår studie, vi utvecklade en metod för att minska Cr (VI) via ljusbestrålning. Vi applicerade det sedan på ett vattenhaltigt lösningsmedel för att underlätta appliceringen. "

I deras studie, laget syntetiserade koppar (Cu (II)) komplex från en rad organiska föreningar. Genom ytterligare analyser, de bekräftade att dessa komplex, tillsammans med en fotokatalysator som kallas titanoxid (TiO ₂ ), är involverade i en fotokemisk reaktion som leder till minskning av Cr (VI) i både metanol och vatten. Specifikt, gruppen studerade hur den fotokatalytiska aktiviteten hos Cu (II) -komplexet i metanol berodde på våglängden för infallande ljus, medan det för Cu (II) -komplexet med TiO ₂ i vattenlösning beror på lösningens pH.

Resultaten avslöjade att, å ena sidan, hastigheten för Cr (VI) reduktion i Cu (II) -metanol fotokemisk reaktion är maximal för synligt ljus i våglängdsområdet 460-495 nm. Å andra sidan, Cr (VI) reduktion med Cu (II) -TiO ₂ systemet under UV -ljus befanns bero på pH -värdet för den vattenhaltiga lösningen, uppvisar höga reduktionseffektiviteter för sura lösningar med pH -värden <6. Ytterligare elektrokemiska experiment visade att fotokatalysatorerna var återanvändbara, som indikerar deras möjliga tillämpning i miljöreglering.

Studien lovar utveckling av ett nytt reningsförfarande för avloppsvatten som är både kostnadseffektivt och effektivt. Som prof Akitsu uttrycker det, "Detta är den första studien som visar reduktionen av den giftiga Cr (VI) till den relativt ofarliga Cr (III) i ett vattenhaltigt lösningsmedel, som har direkta konsekvenser för att minska vattenföroreningar. "

Med en sådan teknik på plats, vi kan verkligen hoppas på att vända de negativa effekterna av industriavfall på vattendrag.