科学家研发重复使用的纳米颗粒催化剂以清洁废水处理滤芯

现在，发表在《ACS应用材料与界面杂志》上的论文显示，研究人员已经开发出了可重复使用的纳米颗粒催化剂，该催化剂结合了葡萄糖，帮助有效地分解这些过滤器内的污染物，而不损害它们。通常情况下，肮脏的废水过滤器是用强酸、强碱或氧化剂来疏通的。含氯的氧化剂，如漂白剂，可以分解最顽固的有机碎屑。但是它们也会损坏聚酰胺膜，而聚酰胺膜在大多数商业纳滤系统中都有，而且它们会产生有毒的副产品。漂白剂一个更温和的替代品是过氧化氢，但它分解污染物的速度很慢。

以前，科学家们将过氧化氢与氧化铁结合起来，形成羟基自由基，在一个被称为芬顿反应的过程中提高过氧化氢的效率。然而，为了使芬顿反应能够清洁过滤器，需要额外的过氧化氢和酸，增加了财政和环境成本。避免这些额外化学品的一个方法是使用葡萄糖氧化酶，该酶同时从葡萄糖和氧气中形成过氧化氢和葡萄糖酸。因此，研究人员希望将葡萄糖氧化酶和氧化铁纳米颗粒结合到一个系统中，催化基于芬顿的污染物分解，为膜过滤器创造一个高效而精致的清洁系统。

首先，研究人员比较了葡萄糖氧化酶和氧化铁纳米粒子对聚酰胺过滤器中有机污染物的清除，以及其他清洁方法，包括传统的芬顿反应。他们发现这种方法在分解常见的污染物双酚A和亚甲基蓝方面更胜一筹，同时也保留了更多的膜结构。受到初步结果的鼓舞，研究人员将葡萄糖氧化酶和氧化铁结合到一个纳米粒子中，用一个氨基桥将它们连接起来。最后，他们测试了新的纳米粒子清洁浸泡过亚甲基蓝的纳滤膜的能力，他们对这些膜进行了三个周期的污损和清洁。在每个清洁周期后，用磁铁将纳米颗粒收回，并与新鲜葡萄糖一起重新使用，以激活催化剂。

纳米颗粒对清洁膜非常有效，使其恢复到初始水过滤能力的94%。由于纳米颗粒不需要强效化学品，而且很容易回收，研究人员说他们的新系统是一种"更绿色"和更具成本效益的清洁纳滤膜的方法。