I de första testerna sida vid sida av ett halvdussin palladium- och järnbaserade katalysatorer för att rensa upp det cancerframkallande ämnet TCE, Rice University-forskare har funnit att palladium förstör TCE mycket snabbare än järn - upp till en miljard gånger snabbare i vissa fall.

Resultaten kommer att visas i en ny studie i augustinumret av tidskriften Tillämpad katalys B:Miljömässig.

TCE, eller trikloreten, är ett allmänt använt kemiskt avfettningsmedel och lösningsmedel som har hittat sin väg till grundvattenförsörjning världen över. TCE-molekylen, som innehåller två kolatomer och tre kloratomer, är mycket stabil. Denna stabilitet är en välsignelse för industriella användare, men det är en bana för miljöingenjörer.

"Det är svårt att bryta dessa bindningar mellan klor och kol, " sa studieförfattaren Michael Wong, professor i kemi- och biomolekylär teknik och i kemi vid Rice. "Att bryta några av banden, istället för att bryta alla kol-klorbindningar, är ett stort problem med vissa TCE-behandlingsmetoder. Varför? Eftersom du gör biprodukter som är farligare än TCE, som vinylklorid.

"De populära metoderna är, Således, de som inte bryter dessa band. Istället, människor använder air-stripping eller koladsorption för att fysiskt ta bort TCE från förorenat grundvatten, " Wong sa. "Dessa metoder är lätta att implementera men är dyra i det långa loppet. Så, Att minska kostnaderna för vattenrening driver intresset för nya och möjligen billigare metoder."

I USA., TCE finns på mer än hälften av de förorenade avfallsplatserna på Naturvårdsverkets Superfund National Priorities List. Bara på amerikanska militärbaser, Pentagon har uppskattat kostnaden för att ta bort TCE från grundvattnet till mer än 5 miljarder dollar.

I sökandet efter nya material som kan bryta ner TCE till giftfria komponenter, forskare har funnit framgång med rent järn och rent palladium. I det förra fallet, metallen bryter ned TCE när den korroderar i vatten, men ibland bildas vinylklorid. I det senare fallet, metallen fungerar som en katalysator; den reagerar inte med TCE själv, men det sporrar reaktioner som bryter isär de besvärliga kol-klorbindningarna. Eftersom järn är betydligt billigare än palladium och lättare att arbeta med, den används redan i fält. Palladium, å andra sidan, är fortfarande begränsad till fältförsök.

Wong ledde utvecklingen av ett guld-palladium-nanopartikelkatalysatormetod för TCE-sanering 2005. Han fann att det var svårt att exakt jämföra den nya tekniken med andra järn- och palladiumbaserade saneringssystem eftersom inga tester sida vid sida hade publicerats .

"Folk visste att järn var långsammare än palladium och palladium-guld, men ingen visste kvantitativt hur mycket långsammare, " han sa.

I den nya studien, ett team inklusive Wong och huvudförfattaren Shujing Li, en före detta Rice gästforskare från Nankai University, Kina, körde en serie tester på olika formuleringar av järn- och palladiumkatalysatorer. De sex inkluderade två typer av järnnanopartiklar, två typer av palladiumnanopartiklar - inklusive Wongs palladium-guldpartikel - och pulverform av järn och palladium-aluminiumoxid.

Forskarna beredde en lösning av vatten kontaminerat med TCE och testade var och en av de sex katalysatorerna för att se hur lång tid det tog att bryta ner 90 procent av TCE i lösningen. Detta tog mindre än 15 minuter för var och en av palladiumkatalysatorerna och mer än 25 timmar för de två järnnanopartiklarna. För järnpulvret, det tog mer än 10 dagar.

"Vi visste från tidigare studier att palladium var snabbare, men jag tror att alla blev lite förvånade över att se hur mycket snabbare i de här testerna sida vid sida, " sa Li.

Wong sa att de nya resultaten borde vara till hjälp för dem som försöker jämföra kostnaderna för att genomföra storskaliga tester på katalytisk sanering av TCE.