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利用金钯催化剂原位合成具有超强消毒能力的过氧化氢制剂
更新时间:2021-07-16 来源:IWA国际水协会

  《Nature Catalysis》最近刊发了由英国卡迪夫大学主持,英国斯旺西大学、美国理海大学、新加坡国立大学、法国巴斯大学和威尔士水务公司DwrCyrmu Welsh Water的研究人员共同参与的研究项目,研究团队利用催化剂合成了具有超强消毒能力的过氧化氢制剂。

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  过氧化氢是被普遍使用的消毒剂之一,据估计英国每年的生产规模超过四百万吨。为了保障预制过氧化氢在运输和储存中的品质和安全性,生产过程中通常会向过氧化氢溶液中添加稳定剂以防止其分解,但这些稳定剂在一定程度上也降低了过氧化氢的消毒效力。另外一种常见的消毒剂是氯,控制氯消毒产生消毒副产物是保障饮用水水质安全中的重要话题。

  研究团队将商用的预制过氧化氢和氯与他们用新型催化法合成的消毒剂做了对比,认为新方法更能兼顾消毒剂效力和消毒副产物相关的水质安全。团队发现,在金钯纳米粒子催化剂的作用下,氢和氧(空气)可以直接合成过氧化氢,并同时可以产生大量高活性化合物—含羟基和超氧自由基的活性氧(ROS)。在新方法中,杀灭病毒和细菌并非是过氧化氢单独作用的结果,活性氧发挥了关键作用。氢和氧在催化剂的作用下被激活形成的自由基通量,让过氧化氢制剂产生出了更强大的杀菌效力,其是同等用量下工业预制双氧水杀菌能力的一千万倍以上 ,在同等条件下比氯消毒的效力高一亿倍以上,并且其能更加快速地发挥消毒作用(在这样较短的接触时间内一些常规消毒方法往往还未起效),抑制生物膜的形成。相比于氯消毒,过氧化氢消毒不会产生有机卤代物,避免了消毒副产物引发的水质安全问题。

  清洁水供应和卫生设施不足让全球约24亿人面临介水疾病引发的健康问题。这项研究的结果可能会消毒技术的发展带来改变,超强消毒效力的过氧化氢为实现高效安全的清洁水供应提供了新机会。氢气和空气在AuPd双金属催化剂的作用下直接原位合成过氧化氢,未来可以通过更多的研究来进一步验证新方法合成过氧化氢在稳定性和安全性方面的表现,如果其在化学品稳定性方面过人之处将有潜力成为传统蒽醌法过氧化氢制备工艺的替代方案,促成更多分散式消毒方案的形成和发展。

  参考资料:

  A residue-free approach to water disinfection usingcatalytic in situ generation of reactive oxygen species,Nature Catalysis · July 2021  https://www.nature.com/articles/s41929-021-00642-w

  Instant water cleaning method ‘millions of times’ betterthan commercial approach,https://www.cardiff.ac.uk/news/view/2530949-instant-water-cleaning-method-millions-of-times-better-than-commercial-approach


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