Toksični teški metali koji se nalaze u otpadnim vodama imaju zdravstvene i bezbednosne posledice za zajednice pogođene zagađenjem. Heksavalentni hrom je opasan nusprodukt industrijskih procesa koji izaziva rak, za koji se zna da uzrokuje urođene defekte, tešku dijareju i povezan je sa rakom bubrega, bešike i jetre. Poznato je da je to bio centar tužbe dramatizovane u filmu „Erin Brockovich“.
Istraživači pokušavaju da pronađu efikasne načine za uklanjanje heksavalentnog hroma iz otpadnih voda, a nedavno objavljen rad pokazuje kako fotokatalitička tehnologija može biti rešenje. Fotokataliza je kada se svetlost i katalizator koriste za ubrzavanje hemijskih reakcija.
Rad je objavljen u Poliokometalates.
„Brza industrijalizacija uzrokuje povećano oslobađanje otpadnih voda koje sadrže jone teških metala. Šesterovalentni hrom, koji ima visoku kancerogenost i teratogenost, široko se nalazi u otpadnim vodama i lako može da uđe u lance ishrane“, rekao je Juan-Juan Ma, istraživač na Hebei Normal Universiti u Šiđadžuang, Kina. Tehnologija fotokatalize je privlačno rešenje za uklanjanje teških metala iz otpadnih voda jer je održiva, isplativa i ekološki prihvatljiva.
„Ovaj zeleni pristup za uklanjanje jona teških metala koristi održivu svetlosnu energiju preko kristalnih fotokatalizatora na bazi fosfomolibdata i razvija strategiju za regulaciju fotokatalitičkih performansi prilagođavanjem centralnih metalnih jona u klasterima fosfomolibdata tipa peščanog sata“, rekao je Ma. . Istraživači su izabrali ovaj tip fotokatalizatora zbog njegovih molekularnih svojstava i dobro definisane strukture tipa peščanog sata, što mu daje široku sposobnost apsorpcije svetlosti i strukturu trake neophodnu za smanjenje nivoa heksavalentnog hroma.
Istraživači su testirali četiri „hibridna“ fotokatalizatora i uporedili ih sa šest drugih fotokatalizatora. Hibridi su imali malo različite kompozicije, ali su svi imali istu strukturu tipa peščanog sata koja je mogla da se održava do 200 stepeni Celzijusa. Imali su široku apsorpciju vidljive svetlosti i slične strukture energetskog pojasa. Istraživači su ih označili kao hibrid 1, 2, 3 i 4. Posle 80 minuta izlaganja LED svetlu od 10 V, hibrid 1 i 3 su imali oko 90% smanjenje heksavalentnog hroma, dok su 2 i 4 imali oko 74% i 71 % smanjenja heksavalentnog hroma respektivno.
Hibridi su generalno imali bolje rezultate od bilo kog od testiranih fotokatalizatora. Hibridi 1 i 3, koji su se najbolje pokazali, oba su bili hibridi na bazi Mn{P 4 M O6 } 2 . Hibridi 2 i 4 su bili na bazi Co{P 4 M O6 } 2 . Istraživači sumnjaju da je bolji učinak bio zbog strukturnih razlika koje su hibridima 1 i 3 dale uži pojas. „Poluprovodnički fotokatalizatori u fotokatalitičkim procesima mogu da apsorbuju fotone u skladu sa njihovom energijom pojasa, što dovodi do konverzije toksičnog heksavalentnog hroma u manje toksičan hrom“, rekao je Ma.
Gledajući unapred, istraživači će se fokusirati na poboljšanje dizajna fotokatalizatora, istovremeno planirajući kako da na najbolji način dovedu ovu tehnologiju do stvarnog okruženja otpadnih voda. „Dizajniranje efikasnih fotokatalizatora je prvi korak u rešavanju zagađenja vode teškim metalima“, rekao je Ma. „Mi ćemo dizajnirati efikasnije fotokatalizatore i primeniti razvijene fotokatalizatore na stvarne industrijske otpadne vode. Takođe ćemo proširiti opseg tretmana izvora zagađene vode i nastojati da ostvarimo praktičnost korišćenih materijala fotokatalizatora.“
