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利用金鈀催化劑原位合成具有超強消毒能力的過氧化氫制劑
更新時間:2021-07-16 來源:IWA國際水協會

  《Nature Catalysis》最近刊發了由英國卡迪夫大學主持,英國斯旺西大學、美國理海大學、新加坡國立大學、法國巴斯大學和威爾士水務公司DwrCyrmu Welsh Water的研究人員共同參與的研究項目,研究團隊利用催化劑合成了具有超強消毒能力的過氧化氫制劑。

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  過氧化氫是被普遍使用的消毒劑之一,據估計英國每年的生產規模超過四百萬噸。為了保障預制過氧化氫在運輸和儲存中的品質和安全性,生產過程中通常會向過氧化氫溶液中添加穩定劑以防止其分解,但這些穩定劑在一定程度上也降低了過氧化氫的消毒效力。另外一種常見的消毒劑是氯,控制氯消毒產生消毒副產物是保障飲用水水質安全中的重要話題。

  研究團隊將商用的預制過氧化氫和氯與他們用新型催化法合成的消毒劑做了對比,認為新方法更能兼顧消毒劑效力和消毒副產物相關的水質安全。團隊發現,在金鈀納米粒子催化劑的作用下,氫和氧(空氣)可以直接合成過氧化氫,并同時可以產生大量高活性化合物—含羥基和超氧自由基的活性氧(ROS)。在新方法中,殺滅病毒和細菌并非是過氧化氫單獨作用的結果,活性氧發揮了關鍵作用。氫和氧在催化劑的作用下被激活形成的自由基通量,讓過氧化氫制劑產生出了更強大的殺菌效力,其是同等用量下工業預制雙氧水殺菌能力的一千萬倍以上 ,在同等條件下比氯消毒的效力高一億倍以上,并且其能更加快速地發揮消毒作用(在這樣較短的接觸時間內一些常規消毒方法往往還未起效),抑制生物膜的形成。相比于氯消毒,過氧化氫消毒不會產生有機鹵代物,避免了消毒副產物引發的水質安全問題。

  清潔水供應和衛生設施不足讓全球約24億人面臨介水疾病引發的健康問題。這項研究的結果可能會消毒技術的發展帶來改變,超強消毒效力的過氧化氫為實現高效安全的清潔水供應提供了新機會。氫氣和空氣在AuPd雙金屬催化劑的作用下直接原位合成過氧化氫,未來可以通過更多的研究來進一步驗證新方法合成過氧化氫在穩定性和安全性方面的表現,如果其在化學品穩定性方面過人之處將有潛力成為傳統蒽醌法過氧化氫制備工藝的替代方案,促成更多分散式消毒方案的形成和發展。

  參考資料:

  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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