Российские исследователи разработали инновационный материал, который обеззараживает воду под действием обычного света.

Это открытие может стать экологичной и экономичной заменой устаревшим технологиям с использованием ртутных ламп.

Ученые из Сколтеха создали и запатентовали новый фотокатализатор, позволяющий эффективно очищать воду от опасных бактерий и органических загрязнений под воздействием видимого света от обычных LED-светильников. Как сообщают «Известия», эта технология призвана заменить устаревший и опасный метод с применением ультрафиолетового излучения от ртутных ламп.

Новый подход решает сразу несколько проблем. Ртутные лампы не только токсичны и требуют особой утилизации, но и обеззараживают воду неравномерно, а также способствуют образованию опасного озона.

«Мощность излучения ртутных ламп значительно снижается, когда увеличивается расстояние между облучаемым раствором и источником, поэтому концентрация образующегося вблизи осветительного прибора озона при дезинфекции воды может существенно превышать допустимую по санитарным нормам», — пояснила автор патента, стажер-исследователь Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Екатерина Моисеева.

В основе классической технологии лежит диоксид титана (TiO₂), который активируется только ультрафиолетом. Российские исследователи предложили усовершенствовать его, создав гибридный композит с фталоцианиновым красителем. Этот краситель поглощает энергию обычного видимого света и передает ее диоксиду титана, запуская процесс очистки.

«Ключевое отличие в случае с гибридным материалом в том, что фотон поглощает фталоцианин, а образующийся электрон переходит на диоксид титана и после реализуется уже известный механизм. В итоге получается фотокатализатор для очистки сточных вод, способный функционировать при облучении видимым светом», — сказал профессор Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Дмитрий Горин.

По словам создателей, новый материал дешев, нетоксичен и обладает высокой стабильностью. Его можно интегрировать в существующие очистные сооружения как дополнительную ступень к песчаным и угольным фильтрам или использовать в автономных установках.

Экономика и перспективы

Главным преимуществом технологии может стать ее экономическая выгода. Светодиоды, которые являются источником света, значительно долговечнее, безопаснее и энергоэффективнее ртутных ламп.

«Предложенная технология очистки воды может быть намного более выгодой, так как светодиоды значительно долговечнее ртутных ламп. Когда они перегорают, их замена — самая большая статья расходов на обеззараживание. Плюс нужно найти куда их можно сдать. Они еще и очень хрупкие и при разрушении происходит заражение территории ртутью», — сказал координатор программы экологизации промышленности Центра охраны дикой природы Игорь Шкрадюк.

Эксперты отмечают, что если эффективность и экономичность технологии подтвердится на практике, сферы ее применения будут практически безграничны — от промышленных очистных сооружений и бытовых фильтров до обеспечения водой космических станций и экспедиций.

«Важна также промышленная апробация на воде разного состава и в разных климатических и погодных условиях, при разной интенсивности светового потока; определить скорость очистки, пропускную способность конструируемых систем и так далее», — сказал член Общественного совета при Минприроды России Владимир Пинаев.

На данный момент технология выглядит крайне перспективной, но специалисты подчеркивают, что при ее внедрении могут возникнуть непредвиденные трудности, которые проявятся только в ходе масштабных испытаний.

https://ecoportal.su/news/view/130181.html