Специалисты Циндаоского сельскохозяйственного университета предложили решение проблемы загрязнения водных систем фульвокислотами. Эти органические соединения, входящие в состав гумусовых веществ, отличаются сложной ароматической структурой и наличием множества кислородсодержащих функциональных групп. Подобное строение обеспечивает им высокую химическую стойкость, что делает традиционные методы очистки малоэффективными. Присутствие фульвокислот в питьевой воде представляет серьезную угрозу для здоровья: в процессе хлорирования они вступают в реакцию с реагентами, образуя токсичные побочные продукты, такие как тригалометаны и галогенуксусные кислоты.
Исследовательская группа под руководством Гуаньшаня Чжана и Чуньянь Ян разработала фотокаталитическую систему на основе композита BiOCl/MXene. Результаты работы, опубликованные в научном издании Agricultural Ecology and Environment, описывают механизм ускоренного расщепления органики под воздействием видимого света. Ученым удалось закрепить нанолисты оксихлорида висмута на многослойных подложках из максенов, что позволило создать эффективный переход Шоттки. Эта структура препятствует быстрой рекомбинации зарядов, характерной для обычных катализаторов, и значительно повышает эффективность использования световой энергии.
В ходе экспериментов новый композит продемонстрировал высокую пористость и увеличенную удельную площадь поверхности, которая составила 41,73 квадратного метра на грамм. При оптимальных условиях синтеза и добавлении пероксимоносульфата система обеспечила удаление 98,43% фульвокислот всего за 30 минут. Скорость деградации загрязнителя при использовании данной технологии оказалась в 3,27 раза выше по сравнению с применением чистого оксихлорида висмута. Важным преимуществом метода стала его стабильность в широком диапазоне pH – от 3 до 9 единиц, что позволяет использовать технологию для обработки различных типов природных и сточных вод.
Проведенные испытания подтвердили долговечность катализатора: даже после пяти циклов очистки его активность сохранилась на уровне выше 80%. Помимо фульвокислот, система успешно справилась с расщеплением антибиотиков, красителей и фенольных соединений в пробах озерной воды. Спектроскопический анализ показал, что в процессе обработки происходит быстрое разрушение ароматических структур, при этом около половины органического углерода полностью минерализуется до инертных форм.
Разработка открывает перспективы для создания промышленных установок очистки воды нового поколения. Способность катализатора работать под воздействием обычного солнечного света в сочетании с его устойчивостью к сложным водным средам делает технологию применимой для масштабных систем водоснабжения. Внедрение подобных методов предварительной обработки перед хлорированием может существенно снизить концентрацию опасных химических примесей в питьевой воде и повысить общую экологическую безопасность водных ресурсов.