Los científicos del Instituto de Ingeniería de Procesos IPE de la Academia de Ciencias de China en Beijing y la Universidad de Yangzhou YZU en Jiangsu han desarrollado una técnica efectiva y eficiente en energía para purificar el agua utilizando láminas de nitruro de carbono grafito
Su prototipo, presentado el 7 de febrero en la revista Chem agua purificada rica en patógenos en 30 minutos, matando más del 99.9999% de bacterias, como E. coli cumpliendo los requisitos de China para agua potable limpia. A diferencia de los desinfectantes fotocatalíticos a base de metal, logró este estándar sin dejar de lado la contaminación secundaria o los residuos de iones de metales pesados, ofreciendo una alternativa prometedora a tecnologías menos ecológicas.
"La aplicación futura de la tecnología de desinfección fotocatalítica puede aliviar significativamente la escasez de agua limpia y la escasez mundial de energía", dice Dan Wang, profesor del Instituto de Ingeniería de Procesos y autor principal del artículo.
A diferencia de los procesos tradicionales de purificación de agua que utilizan luz ultravioleta, cloración u desinfección con ozono, los métodos fotocatalíticos ofrecen un tratamiento del agua seguro para el medio ambiente, siempre que usen el catalizador adecuado. Pero desafortunadamente, estos catalizadores más ecológicos tienden a ser menos eficientes que el metal.variedades basadas. Los catalizadores a base de carbono ampliamente estudiados, como los nanotubos de carbono y el óxido de grafeno, no son lo suficientemente efectivos para propósitos prácticos de tratamiento de agua porque no producen suficiente oxígeno reactivo para vencer a los patógenos.
El equipo de IPE y YZU logra evitar estas fallas con un diseño catalítico único. Utilizan nanohojas de nitruro de carbono grafítico, un material bidimensional ultradelgado con las propiedades electrónicas adecuadas para absorber la luz y generar oxígeno reactivo. Estola configuración ayudó a facilitar la reacción al generar un montón de peróxido de hidrógeno, que mata eficazmente a las bacterias al oxidar sus paredes celulares y causar estragos en sus estructuras químicas.
En última instancia, Wang cree que estos resultados, así como la simplicidad del diseño y los materiales económicos, significan que la tecnología debería ser relativamente fácil de desarrollar a mayor escala ". La ampliación tanto para los catalizadores como para el dispositivo no esdifícil ", dice." La construcción de este material es completamente libre de metales, y uno de los componentes clave, la bolsa de plástico, se comercializa, lo que hace que sea fácil de obtener ".
El equipo tiene la intención de perfeccionar la técnica antes de que esté lista para su uso comercial. Como los siguientes pasos, planean mejorar la eficiencia al expandir el borde de la capacidad del material para absorber fotones, desarrollar fibras antibacterianas y refinar el proceso de preparación de la lámina nano.
Sin embargo, reconoce que este sistema para matar bacterias no está destinado a purificar el agua con una sola mano. "La purificación necesita otros dispositivos para eliminar iones de metales pesados, ajustar el pH y eliminar residuos", dice. "Necesitamos combinarnuestro sistema con otros para cumplir con los requisitos de purificación de agua ".
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