Разложение опасных химикатов

Применение различных химикатов несет опасность окружающей среде. Поскольку на данном этапе развития технологий невозможен полный отказ от использования данных веществ, необходимо находить способы их разложения после применения. Использование нанотехнологий помогает решать данную проблему с меньшими затратами и большей эффективностью.

Трихлорэтилен (ТХЭ) является широко используемым промышленным растворителем, применяемым в различных красках, клеях и пятновыводителях, но при этом оказывает высокое токсическое действие на живые организмы. Данное вещество обнаруживают на рабочих местах, в промышленных и аграрных зонах, пище, питьевой воде [7]. В связи с этим возникает необходимость в разложении данного вещества.

Авторами статьи [8] предлагается делать это с помощью нуль-валентных ионов железа. Частицы готовились распылением раствора семи водного сульфата железа, стабилизированного карбоксиметилцеллюлозой, в атмосфере азота, и смешением с боргидридом в молярном соотношении 2:1 [9]. В ходе исследования, авторами было показано, что скорость разложения трихлорэтилена очень сильно зависит от кинетики его десорбции из твердого собрента, присутствие ПАВ может ускорять процесс разложения за счет увеличения скорости десорбции. Добавление растворимых органических веществ может препятствовать разложению ТХЭ наночастицами железа.

Довольно распространенным способом разложения различных вредных химикатов является фотокатализ. При облучении полупроводникового соединения (SC) образуются электроны проводимости (e-) и дырки (h+), которые, взаимодействуя с кислородом и водой, образуют активные формы кислорода, такие как

Одним из наиболее исследуемых фотокатализаторов является диоксид титана. Показано, что пленки наноразмерного TiO2 толщиной 13,42 микрон (рис. 3) при облучении их светом с длиной волны 365 нм при температуре 20 °C полностью разлагают различные хлороорганические пестициды (гексохлорид бензола, дикофол, циперметрин и т.п.) в течение 45 минут (рис. 4) [11]. Эти вещества хорошо известны за их токсичность и бииоаккумулятивные способности. Несмотря на двадцатилетний запрет на применение данных веществ, как продукты разложения, так и сами вещества все еще встречаются в еде и поверхностных водах. Поэтому разложение таких соединений является важной экологической задачей, в которой применение нанотехнологий может сыграть немаловажную роль.

Еще одной серьезной экологической проблемой является загрязнение вод мирового океана нефтью в процессе добычи и транспортировки: например нефтяные пятна препятствуют процессу фотосинтеза в водорослях. Негативное влияние нефтяных пятен на экосистемы может быть достаточно сильным и непредсказуемым. Существующие методы очистки вод от нефтяных загрязнений достаточно дорогостоящи и требуют значительных людских ресурсов.

Рис. 3 Результаты СЭМ поверхности пленки TiO2 при высоком (a), низком (b) увеличении, а также поперечного разреза пленки (c)

Рис. 4 Соотношения между мощностью излучателя и скоростью разложения гексохлорида бензола (a), дикофола (b), циперметрина (c)

Авторами статьи [12] предлагается использовать фотокаталитические свойства наночастиц оксида титана для разложения нефтяных загрязнений. В ходе эксперимента авторами было показано, что разложение метилена в морской воде на пленках из наностержней оксида цинка, покрытых слоем частиц оксида титана и допированных азотом, составило 30 % под действием УФ света; около 10 % толуола разлагается под действием видимого излучения в течение 120 минут при облучении 6 Вт лампой черного света. Авторы предлагают устанавливать тонкие пленки TiO2/ZnO, допированные азотом, на дамбах для проведения очистки воды от нефти с помощью фотокатализа.

В современном сельском хозяйстве достаточно широко используются различные пестициды. Именно благодаря этому, многие из них обнаруживаются в грунтовых водах, в почве, в деревьях и т.п. В результате, пестициды оказывают негативное влияние на различные организмы. Например, диазинон - широко применяемый в сельском хозяйстве инсектицид препятствует выработке ацетилхолинэстеразы. В основном, воздействие дазинона на окружающую среду ассоциируют со смертью птиц, загрязнением поверхностных вод и влиянии на многие водные виды. Поэтому для минимизации вредного воздействия необходимо разрабатывать новые технологии, способные обеспечить разложение данных веществ.

Еще статьи

Воздействия на геологическую среду Гомельской области в условиях техногенного фактора
Геологическая среда - верхняя часть литосферы, которая рассматривается как многокомпонентная динамичная система, находящаяся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека и, в свою очередь, в известной степени определяющая эту деятельность. Мощные о ...