Nieuws

Nanodeeltjes ontkleuren afvalwater

Arjen Dijkgraaf |
Anorganische chemie, Duurzaamheid & Energie, Katalyse, Milieu & Toxicologie

In Wales is een nanomateriaal ontwikkeld dat de afbraak van synthetische verfstoffen in afvalwater katalyseert. Met name in ontwikkelingslanden kun je hiermee een enorm milieuprobleem oplossen, schrijven Charles Dunnill en collega’s van Swansea University in Scientific Reports.  

Wereldwijd belandt naar schatting bijna 300.000 ton van zulke kleurtjes per jaar in het oppervlaktewater, vooral door toedoen van primitieve textielververijen die nog nooit van afvalwaterzuivering hebben gehoord.

Voor de fotokatalytische afbraak van dergelijke organische stoffen denk je allereerst aan de combinatie van zonlicht en titaandioxide. Maar die stof kan alleen iets met het ultraviolette deel van het spectrum. Voor een snelle en efficiënte afbraak moet je een katalysator hebben met een smallere bandkloof, die voldoende heeft aan de energetisch zwakkere fotonen in zichtbaar licht.

Dunnill koos voor een combinatie van twee van zulke materialen: tantaalnitride (Ta3N5) en wolfraamtrioxide met iets te weinig zuurstof, in de praktijk ongeveer W18O49. Berekeningen laten zien dat dat een hogere kwantumefficiëntie moet opleveren dan wanneer je beide materialen afzonderlijk gebruikt.

In de praktijk maak je eerst orthorombische Ta3N5-nanokristalletjes van 20-40 nm diameter door TaCl5 te mengen met een eutectisch mengsel van NaCl en KCl als ‘oplosmiddel’. Die combinatie stel je bij 800 °C bloot aan ammoniak. Op die nanodeeltjes kweek je vervolgens draadvormige W18O49-kristalletjes uit WCl6, via een solvothermisch proces met een mengsel van ethanol en ethyleenglycol als oplosmiddel. De ongeveer 32 nm dikke draadjes zorgen voor een enorm uitwendig contactoppervlak.

De onderzoekers hebben hun materialen uitgetest op de kleurstof Rhodamine B. In combinatie met wit licht blijken losse W18O49-deeltjes niet in staat die moleculen af te breken; kale Ta3N5-kristalletjes kunnen het wel, maar Ta3N5 met W18O49-draadjes er op doet het nog eens tweemaal zo goed. Die draadjes blijken Rhodamine B trouwens ook gewoon te adsorberen; als je de nanodeeltjes na korte tijd uit het water filtert voor hergebruik, komt 90 % van de aanwezige kleurstof intact mee.

De onderzoekers stellen dat het fabricageproces prima opschaalbaar is en dat het dus niet ondenkbaar is zulke deeltjes op grote schal in te zetten voor oppervlaktewaterzuivering. Of het ook betaalbaar is, hebben ze helaas nog niet uitgerekend.

bron: Swansea University

Deel deze pagina

Wat verdien jij? Doe mee aan het jaarlijkse Bèta Salaris Onderzoek!

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven