Дезинфицирующее средство для воды, созданное на месте с использованием только водорода и окружающего нас воздуха, в миллионы раз эффективнее уничтожает вирусы и бактерии, чем традиционные коммерческие методы, утверждают ученые из Университета Кардиффа.
Сообщая о своих выводах сегодня в журнале Nature Catalysis, команда говорит, что результаты могут революционизировать технологии дезинфекции воды и предоставить беспрецедентную возможность обеспечить чистой водой сообщества, которые больше всего в ней нуждаются.
В их новом методе используется катализатор из золота и палладия, который поглощает водород и кислород для образования перекиси водорода - широко используемого дезинфицирующего средства, которое в настоящее время производится в промышленных масштабах.
Более четырех миллионов тонн перекиси водорода производится на заводах каждый год, откуда она затем транспортируется в места, где она используется и хранится. Это означает, что во время производственного процесса в растворы часто добавляют стабилизирующие химические вещества, чтобы остановить его разложение, но это снижает его эффективность в качестве дезинфицирующего средства.
Другой распространенный подход к дезинфекции воды - добавление хлора; однако было показано, что хлор может реагировать с природными соединениями в воде с образованием соединений, которые в больших дозах могут быть токсичными для человека.
Возможность производить перекись водорода в месте использования позволит решить проблемы эффективности и безопасности, которые в настоящее время связаны с коммерческими методами.
В своем исследовании команда проверила эффективность дезинфекции коммерчески доступных перекиси водорода и хлора по сравнению с их новым каталитическим методом.
Каждый из них был протестирован на способность убивать Escherichia coli в идентичных условиях с последующим анализом для определения процессов, посредством которых бактерии были уничтожены с использованием каждого метода.
Команда показала, что когда катализатор соединяет водород и кислород с образованием перекиси водорода, он одновременно производит ряд высокореактивных соединений, известных как активные формы кислорода (АФК), которые, как продемонстрировала команда, ответственны за антибактериальное и противовирусное действие, а не сама перекись водорода.
Метод на основе катализатора оказался в 10 000 000 раз более эффективным в уничтожении бактерий, чем эквивалентное количество промышленной перекиси водорода, и более чем в 100 000 000 раз более эффективным, чем хлорирование, при эквивалентные условия.
В дополнение к этому было показано, что метод на основе катализатора более эффективен для уничтожения бактерий и вирусов за более короткий промежуток времени по сравнению с двумя другими соединениями.
По оценкам, около 785 миллионов человек не имеют доступа к воде, а 2,7 миллиарда испытывают нехватку воды по крайней мере один месяц в году.
Вдобавок к этому неадекватные санитарные условия - проблема для примерно 2,4 миллиарда человек во всем мире - могут привести к смертельным диарейным заболеваниям, включая холеру и брюшной тиф, а также к другим заболеваниям, передающимся через воду.
Соавтор исследования профессор Грэм Хатчингс, региональный профессор химии Кардиффского института катализа, сказал: «Значительно повышенная бактерицидная и вирулицидная активность достигается при взаимодействии водорода и кислорода с использованием нашего катализатора, а не с использованием коммерческого водорода. пероксид или хлорирование показывают потенциал революционных технологий обеззараживания воды во всем мире.
Теперь мы опробовали одношаговый процесс, в котором, кроме катализатора, для достижения дезинфекции требуются только загрязненная вода и электричество.
"Важно то, что этот процесс дает возможность быстро дезинфицировать воду в течение времени, в течение которого обычные методы неэффективны, а также предотвращает образование опасных соединений и биопленок, которые могут способствовать размножению бактерий и вирусов."