Учёные из университета Сунь Ятсена разработали инновационную плавающую плёнку, которая с помощью солнечного света уничтожает более 99,99 процента бактерий в загрязнённой воде, что потенциально может обеспечить безопасной питьевой водой миллиарды людей, не имеющих доступа к чистым источникам. Эта прорывная технология работает даже при слабом освещении и может использоваться многократно, что делает её особенно ценной для регионов с ограниченными ресурсами и пострадавших от катастроф.Исследовательская группа под руководством Юянь Хуана создала самоплавающую фотокаталитическую плёнку из специально разработанного сопряжённого полимерного фотокатализатора под названием Cz-AQ. В опубликованном в этом месяце в журнале Nature Water исследовании показано, что эта ультратонкая плёнка может обеспечить более чем 4,3-логарифмическую инактивацию бактерий — уничтожая более 99,995% вредных бактерий — в 10 литрах сильно загрязнённой воды всего за 40 минут.
Революционный подход к обеззараживанию воды
То, что отличает эту технологию от существующих методов очистки воды, — это генерация органических радикалов с кислородным центром (OCORs), которые существуют в воде почти 14 минут по сравнению с обычными реактивными формами кислорода, живущими всего наносекунды или микросекунды. Эти долговечные радикалы позволяют плёнке разрушать органические загрязнители и подавлять повторный рост бактерий как минимум на пять дней.
Плавающая конструкция увеличивает воздействие солнечного света на плёнку, поскольку она остаётся на поверхности воды, в отличие от погружённых фотокатализаторов, эффективность которых снижается из-за слабого проникновения света. Испытания на бактериях E. coli и Staphylococcus aureus показали, что плёнка сохраняет свою эффективность даже при сложных условиях слабого освещения — от 13 до 18 милливатт на квадратный сантиметр, что значительно меньше интенсивности, необходимой для обычных фотокатализаторов на основе диоксида титана и графена.
«В отличие от обычных фотокатализаторов на основе TiO₂ и графена, которые становятся практически неэффективными при пасмурной погоде или низкой освещённости, эта плёнка сохраняла свою эффективность даже в столь сложных условиях слабого освещения», — говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Water.
Потенциал глобального воздействия
Эта технология решает критически важную глобальную проблему, так как примерно 4,4 миллиарда человек во всем мире по-прежнему не имеют надежного доступа к безопасной питьевой воде. Болезни, вызванные загрязненной водой, уносят до 2 миллионов жизней ежегодно, причем особенно уязвимыми остаются дети. Прочность пленки — возможность повторного использования более 50 раз при сохранении стабильности и экономической эффективности — делает ее целесообразной для широкого внедрения.
Существующие методы очистки воды в малых масштабах имеют серьезные ограничения: хлорирование может приводить к образованию вредных химических побочных продуктов, обработка УФ-лучами требует значительных энергозатрат, а солнечная дезинфекция может занимать до 48 часов в пасмурные дни. Новая фотокаталитическая пленка преодолевает эти препятствия, эффективно работая под естественным солнечным светом без необходимости использования электричества или химических добавок.
Исследовательская группа отмечает, что уровень производительности пленки может обеспечивать безопасной питьевой водой четырех-пяти взрослых ежедневно. По словам экспертов, которых цитируют Marks & Clerk, плавучая пленка является важным прорывом, поскольку она «выделяется как необычный фотокатализатор, потому что она полностью полимерная (без металлов или оксидов металлов)», что делает ее потенциально более устойчивой и экономичной по сравнению с решениями на основе металлов.
Комментариев нет:
Отправить комментарий