В России нашли способ разлагать токсичные отходы с помощью обычной лампочки

При работе текстильных и фармацевтических предприятий образуются химические отходы, например, ароматические углеводороды или полупродукты (вещества, оставшиеся от реакций) лекарственных средств, опасные для окружающей среды.

Российские ученые синтезировали новые фотокатализаторы, способные под действием видимого света превращать кислород в его активную форму, которая может разлагать токсичные органические соединения. Эти новые фотокатализаторы оказались в десятки раз дешевле, чем при использовании существующих технологий.

Исследования в области катализа и окружающей среды становятся все более актуальными в свете растущей проблемы загрязнения окружающей среды и необходимости разработки более эффективных и экологически чистых методов очистки. Новые фотокатализаторы могут стать перспективным решением для снижения вредного воздействия химических отходов на экосистему.

Такие инновационные разработки в области катализа могут иметь значительный потенциал для улучшения экологической обстановки и снижения негативного воздействия промышленных процессов на окружающую среду. Российские ученые продолжают работать над усовершенствованием новых фотокатализаторов и их практическим применением в различных отраслях промышленности.

Для эффективного разложения органических соединений до безопасных продуктов - воды и углекислого газа, применяют реакции с использованием синглетного кислорода. Этот вид кислорода обладает более высокой энергией, чем обычный, что делает его более активным при соединении с органическими веществами и их окислении, в результате чего происходит их разрушение.

Использование ультрафиолетовых ламп и металлических катализаторов для получения синглетного кислорода имеет свои недостатки. Во-первых, это дорогостоящий процесс, а во-вторых, такие методы опасны для водных организмов, так как способны уничтожать фитопланктон, основной источник питания рыб. Поэтому современные исследования направлены на поиск более доступных и безопасных способов получения синглетного кислорода.

Ученые стремятся найти новые технологии, которые позволят эффективно использовать синглетный кислород для разложения опасных органических отходов и для создания лекарственных препаратов. Это открывает новые перспективы в области экологии и медицины, способствуя развитию более эффективных и безопасных методов обработки органических веществ.

Исследователи из Ивановского государственного химико-технологического университета (Иваново) вместе с учеными из других научных организаций России провели эксперимент, в результате которого было создано шесть фотокатализаторов способных генерировать синглетный кислород при воздействии видимого света, будь то солнечный свет или свет от LED-лампы. Этот процесс осуществляется за счет того, что катализаторы поглощают энергию света и передают ее молекулам кислорода, активируя их.

Интересно, что в ходе исследования было установлено, что эффективность превращения обычного кислорода в синглетный при использовании этих фотокатализаторов колеблется от 49% до 62% при освещении. В сравнении с широко применяемыми катализаторами на основе титана и вольфрама, которые обеспечивают эффективность на уровне 30%, новые разработки представляют собой значительный прогресс в области фотокатализа.

Эти результаты открывают новые перспективы для использования фотокатализаторов в различных областях, таких как окружающая среда, медицина и энергетика. Увеличение эффективности процесса генерации синглетного кислорода может привести к разработке более эффективных методов очистки воды, созданию новых лекарственных препаратов и повышению эффективности солнечных батарей.

Исследователи утверждают, что фотокатализаторы могут быть эффективно использованы не только на очистных сооружениях фабрик и заводов, но и в других областях. Под воздействием света низкой мощности от LED-ламп, эти катализаторы превращают обычный кислород в синглетную форму. Этот процесс способен разрушать полупродукты лекарств и ароматические углеводороды до безвредных веществ, таких как вода и углекислый газ.

Одним из ключевых преимуществ использования видимого света для создания синглетного кислорода является его экономическая целесообразность. Согласно оценкам ученых, затраты на LED-лампы значительно ниже, чем на ультрафиолетовые лампы, в среднем в 65–70 раз. Это позволяет существенно снизить стоимость процесса очистки и сделать его более доступным для различных отраслей промышленности.

Более того, использование фотокатализаторов с LED-освещением может быть решением для проблемы загрязнения окружающей среды, так как эта технология способна эффективно устранять вредные вещества из воздуха и воды. Таким образом, разработки в области фотокатализа и LED-технологий могут принести значительные пользу для экологии и общества в целом.

В свете последних исследований стало ясно, что фотокатализаторы, разработанные учеными, имеют потенциал для превращения сульфидов в сульфоксиды с эффективностью до 100%. Это открывает новые перспективы для использования таких катализаторов в медицине, в частности, для создания лекарств против рака и заболеваний нервной системы.

Кроме того, исследователи обнаружили, что новые фотокатализаторы способны сохранять свою эффективность длительное время, что делает их конкурентоспособными на рынке промышленных катализаторов. Это открывает возможности для использования этих материалов в различных отраслях, включая фармацевтику и экологию.

"Мы планируем протестировать фотокатализаторы с разной химической структурой, а также испытать их в паре с другими веществами, разлагающими загрязнители, например диоксидом титана, нитридом углерода и графеном. Это позволит нам более глубоко понять механизмы их действия и оптимизировать процесс превращения сульфидов в сульфоксиды", - отметили ученые.

Исследование, проведенное при поддержке гранта РНФ, открывает новые перспективы в области улучшения фотокатализаторов и разработки новых технологий для разложения токсичных химических соединений в воде. Это значимое направление исследований, которое может привести к значительному прогрессу в области охраны окружающей среды и обеспечения чистой воды для всех.

Руководитель проекта, Иван Скворцов, подчеркнул, что ключевым моментом является не только улучшение существующих фотокатализаторов, но и создание совершенно новых материалов, способных более эффективно разлагать вредные вещества в воде. Это открывает возможности для создания более эффективных и экологически чистых методов очистки воды.

В рамках исследования важную роль сыграли ученые из различных институтов, таких как Российский технологический университет МИРЭА, Институт физической химии и электрохимии имени Фрумкина РАН и Институт химии растворов имени Крестова РАН. Совместные усилия специалистов из разных научных центров позволили добиться значительных результатов и продвинуться вперед в развитии новых технологий для очистки воды от вредных примесей.

Источник и фото - ria.ru