Вторник, 27 февраля, 2024
ДомойНаукаРеволюция в обеззараживании воды с помощью плазменной технологии

Революция в обеззараживании воды с помощью плазменной технологии

- Advertisement -

Плазменная технология произвела революцию в производстве электроники и очистке воды, предложив устойчивые решения современных проблем за счет инновационных конструкций реакторов. Фото: SciTechDaily.com

Две исследовательские группы УКО разрабатывают плазма Реактор (ионизированный газ), поддерживаемый микроволнами, который позволяет обеззараживать воду с высокими концентрациями красителей.

Плазма — это ионизированный газ, то есть газ, содержащий электроны, ионы, атомы, молекулы, радикалы и фотоны. Его часто называют четвертым состоянием материи и, что удивительно, оно пронизывает все. Плазма, искусственно генерируемая путем передачи энергии газу, встречается во флуоресцентных лампах, освещающих кухни, но она также позволяет мобильным телефонам становиться все меньше и меньше.

Плазма в технологии

Плазма стала настоящей революцией в мире технологий. Раньше для гравировки схем на кремниевых пластинах, используемых в электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, необходимо было использовать загрязняющие окружающую среду химические продукты. Теперь использование плазмы позволило сделать это более чисто и точно, стало возможным делать все меньшие и меньшие щели, а вместе с ними и устройства.

Экологическое применение плазмы

Но плазма имеет и другие применения, например, для очистки воды. Группы FQM-136 «Физика плазмы» и FQM-346 «Органический катализ и наноструктурированные материалы» в Университете Кордовы сотрудничали в научном исследовании, целью которого было устранение загрязняющих веществ, присутствующих в воде, путем применения плазмы для ускорения химических процессов.

С целью решения проблемы растущего присутствия в воде органических загрязнителей, таких как красители и другие соединения сельскохозяйственной и промышленной деятельности, которые дестабилизируют экосистемы, эти исследователи выбрали применение плазмы.

Исследователи Франсиско Х. Ромеро, Хуан Амаро и Мария Гарсия. Предоставлено: Университет Кордовы.

Прорыв в обеззараживании воды

В 2017 году они продемонстрироваливпервые установлено, что аргоновая плазма, индуцированная микроволнами, открытая воздуху, при воздействии на воду генерирует в ней реактивные разновидность содержащие кислород и азот (например, гидроксильные радикалы, перекись водорода, радикалы азота), способные его обеззараживать. Теперь исследователям Хуану Амаро Гахете, Франсиско Х. Ромеро Сальгеро и Марии К. Гарсиа удалось спроектировать реактор этого типа плазмы и значительно увеличить количество этих активных частиц, генерируемых в воде, что делает возможным уничтожение высоких концентраций. красителей (в данном случае метиленового синего) всего за несколько минут.

Инновации в конструкции плазменных реакторов

Это было достигнуто за счет изменения конструкции сурфатрона — металлического устройства, которое смешивает энергию микроволнового генератора с плазмой для ее поддержания. «Мы поместили небольшой кусочек кремния в кварцевую разрядную трубку, что позволило генерировать другую плазму, которая не является нитевидной и более эффективно создает активные частицы при взаимодействии с водой», — объяснил профессор Мария К. Гарсия. Вышеупомянутые компоненты плазмы при взаимодействии с водой генерируют окислители, способные разлагать органические соединения и убивать микроорганизмы, что позволяет использовать этот плазменный реактор в приложениях, связанных с очисткой воды.

Таким образом, эта новая конфигурация расширяет возможности применения плазмы этого типа. «Конструкция полностью меняет конфигурацию электромагнитного поля, генерируемого сурфатроном для создания плазмы, в результате чего получается плазма с другими, более эффективными свойствами, а также устраняется проблема филаментации (разделения плазменного столба на множество нитей), которая дестабилизирует это», — объяснил профессор Гарсия.

Будущее плазменной дезактивации

А потом… обеззараживание. «Эти окисляющие вещества, образующиеся под действием плазмы, очень реактивны и позволяют разрушать органические вещества внутри воды», — продолжил профессор Франциско Дж. Ромеро. Для этого плазму не вводят в воду. Скорее, он действует дистанционно, так что между водой и плазмой существует зона воздуха, где происходят многочисленные реакции из-за столкновений между возбужденными частицами и молекулами кислорода, азота и водяного пара, а также «реактивными частицами, которые диффундируют». в жидкость и в конечном итоге попадают в загрязняющие вещества».

Обеззараживающий потенциал этого типа плазмы, созданный с помощью этой новой конструкции, «был протестирован для снижения высоких концентраций красителя метиленового синего в воде с очень эффективными результатами с точки зрения энергии, достигая полного удаления красителя при сокращении времени обработки». — сказал исследователь Хуан Амаро.

Таким образом, благодаря этой работе достигнут прогресс в одном из применений плазмы, этого «четвертого состояния материи», создаваемого путем снабжения стабильного газа энергией и преобразования его в ионизированный газ, причем это применимо практически ко всему: производству микрочипов, дезинфекция поверхностей, заживление ран, нанесение антибликового покрытия на стекла, улучшение прорастания семян, утилизация отходов, активация поверхности пластика для достижения лучшей адгезии краски и множество других применений.

Ссылка: «Модифицированное устройство сурфатрона для улучшения микроволновой плазменной генерации RONS и разложения метиленового синего в воде», Хуан Амаро-Гахете, Франсиско Х. Ромеро-Сальгеро и Мария К. Гарсия, 29 ноября 2023 г., хемосфера.
DOI: 10.1016/j.chemSphere.2023.140820

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме