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新型催化劑將有毒的硝酸鹽污染轉化為空氣和水

2018/02/09 @國際

新型催化劑將有毒的硝酸鹽污染轉化為空氣和水

 過量施肥導致農業排水中含有大量硝酸鹽,而美國玉米帶等農地集中區的硝酸鹽汙染則更加嚴重。為了減緩硝酸鹽汙染,硝酸鹽與亞硝酸鹽類的施用目前由環境保護局(Environmental Protection Agency)進行管理,由於高濃度硝酸鹽對人體具有毒性,因此農業排水需經過離子交換樹脂過濾除去硝酸鹽再行排放,但這些過濾器每隔數月就要沖洗以回復功能,而沖洗過的水也只是將濃縮的硝酸鹽再排放回環境當中,屬於治標不治本的方法。

 美國普渡大學(Purdue University)化學工程系與萊斯大學(Rice University)土木工程學系合作,研發了加速分解硝酸鹽或亞硝酸鹽的新材料,可幫助這些汙染物轉化成空氣和水。材料發想來自Michael Wong團隊於2013年的研究,鈀金屬(Pd)的奈米顆粒能幫助分解亞硝酸鹽或硝酸鹽等化學物質,但催化效果不佳;而後來合作實驗室的Kim Heck提出使用銦(In)和鈀兩種金屬的構想,發現用銦覆蓋約40%的鈀球表面能創造活性更高的催化劑。將此催化劑放在含有硝酸鹽的溶液中導致銦氧化並加速了硝酸鹽的分解;鈀除了幫助銦氧化之外,在額外添加氫的環境下還能促進氧氣與氫合併形成水,使得銦得以還原而再度分解硝酸鹽。

 經由催化分解的硝酸鹽最後變回了氮氣和水,得以回到大氣當中。未來還會與其他研究人員合作,將此技術變成商業上可用的水處理系統流程。相關研究發表於ACS Catalysis。

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