使用工程化的纳米材料和阳光来净化农药污染的水

基于磁控溅射的等离子体反应器用于制备氮和钨的钛氧化钛的光电极。

阿特拉津是北美最广泛使用的杀虫剂之一。我的Ali El Khakani和Patrick Drogui的教授制定了一种新的方法，可以降解它的新纳米结构和阳光。

即使在全国数百万人的饮用水中，亚毒素也被发现。常规的水处理在降解这种农药方面无效。更新的过程更有效，但使用可以在环境中留下有毒副产品的化学品。

纳米结构材料专家（Centro-Emt）和Patrick Drogui教授（Center-ete），帕特里克·德古利教授（Centre-ete），已加入武力，为阿特拉津制定新的生态降解过程尽可能无化学。“通过协同作用地，我们能够开发一种水处理过程，以至于我们永远无法单独实现的水处理过程。这是研究中的跨学科的巨大额外价值之一，“埃尔卡纳尼教授，埃尔卡纳尼教授，其成绩于2020年1月15日在今天的催化期刊上发表。

我的Ali El Khakani（左）是一名研究人员和INRS教授的纳米结构材料专家，帕特里克·德罗吉（右），研究员和INRS水电系统的专家。

研究人员使用现有的方法，称为光电催化或PEC，它们已经针对阿特拉嗪的降解了。该过程适用于相反电荷的两个光电极（光敏电极）。在光的效果和电位的影响下，该过程在光电极的表面上产生自由基。那些基团与阿特拉嗪分子相互作用并降解它们。“使用自由基是有利的，因为它不会将有毒的副产物留下氯。它们具有高度反应性和不稳定性。随着他们的一生很短，他们往往很快就会消失，“研究学习的共同作者Drogui教授解释道。

材料的挑战

为了使光电极（光敏电极）（光敏电极），El Khakani教授选择了氧化钛（TiO 2），这是一种非常丰富，化学稳定的材料，并用于许多应用，包括涂料或防晒剂的白色颜料。通常，该半导体材料将由UV射线提供的光能转换为有源电荷。为了利用整个太阳光谱，即除紫外线之外的可见光，El Khakani教授必须使TiO2薄膜对可见光敏感。为此，他的团队通过使用等离子体工艺掺入氮和钨原子来改变原子尺度上的氧化钛。该掺杂减少了在这些新颖的光电极中触发PEC所需的光子能量。

El Khakani教授也面临着治疗大型水量的挑战。由于PEC工艺是真正的表面现象，因此大容量的处理需要光电极的大表面积。为此，El Khakani教授的团队利用纳米结构的优势光电极。

“而不是有一个平坦的表面，想象在纳米镜头上塑造它，以创造山谷和山脉。这会增加有效的表面可用而不改变物理表面。与物理表面相比，活性表面具有数千倍的人工增加了数千倍。含有1克的材料，可以实现50至100平方米的有源表面区域 - 这是一个公寓的表面！“埃尔卡纳尼教授说。

效率及其限制

一旦光电电极开发并集成到PEC反应堆中，Drogui的团队教授优化了PEC过程。他的团队首先使用了脱嘌呤水的样品，向加入尿素。PEC与光电极在300分钟后消除了约60％的农药。然后，研究人员搬到了从Nicolet River（QC，Canada）收集的水样上的实际样本，靠近密集的玉米和大豆农业，其中通常使用除草剂。

当使用实际水样时，最初只有8％的尿嘧啶降解。这种低百分比是由于存在悬浮颗粒，防止大部分光到达光电极。另外，存在于溶液中的物种和颗粒可以附着到电极上，从而减少其有源区域。资本化其在水净化方面的专业知识，教授德古丽的团队在再次申请PEC方法之前对某些物种的凝血和过滤进行了预处理。然后，它们成功地降解了真实样本中存在的38％至40％的阿特拉津。

与合成水相比，治疗效率仍然相对较低，因为真正的水含有碳酸氢盐和磷酸盐，捕获自由基并防止它们与阿特拉津反应。“通过化学凝血预处理有助于去除磷酸盐，但不是碳酸氢盐。可以添加钙来沉淀它们，但我们希望尽量减少化学品的使用，“Drogui教授说。

根据研究人员，在除去悬浮颗粒和可凝固物种后，它们优化的PEC工艺可用作三级处理。但是，在考虑大规模使用之前需要预先进行预工业示范阶段。最后，PEC已被用来降解尿道，但两支球队继续共同努力，以解决其他新兴污染物和水中的抗生素残留物。

参考：“使用痰沉积TiO2的亚唑嗪的光催化氧化：WN PhotoNode Und UV /可见光下，Simon Komtchou，Nazar Delegan，Ahmad Dirany，Patrick Drogui，Didier Robert和My Ali El Khakani，2012年1月15日，.DOI：
10.1016 / J.Cattod.2019.04.067

使用痰沉积的TiO2使用光催化氧化厕所：WN PhotoNode UV /可见光，由Simon Komtchou，Nazar Delegan，Ahmad Dirany，Patrick Drogui，Didier Robert et My Ali El Khakani发表于今天的催化。来自加拿大自然科学和工程研究委员会（NSERC），MinistèreStemersionales，Francophonie et CommerceExtérieur（Mrifce）Duquébec和FondsdeChercheduquébec-nature（FRQNT）的资金支持这项研究支持他们的战略网络等离子体 - 魁北克。