Технология электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) предлагает решения для исследований в области очистки воды

К основным загрязнителям водоемов относятся фармацевтические препараты, поверхностно-активные вещества, средства личной гигиены, синтетические красители, пестициды и промышленные химикаты. Эти загрязнители трудно удалить, и они могут отрицательно повлиять на здоровье человека, включая нервную систему, систему развития и репродуктивную систему. Поэтому защита водной среды имеет первостепенное значение.

В последние годы появились продвинутые процессы окисления (АОП), такие как реакции Фентона, персульфатная активация и АОП, индуцированные УФ-светом (например, УФ/Cl₂, УФ/NH_{) 2}Cl, UV/H₂O₂, UV/PS), а также фотокатализаторы (например, ванадат висмута (BiVO₄), висмут вольфрамат (Bi₂WO₆), нитрид углерода (C₃N₄), диоксид титана (TiO₂) привлекли внимание в области очистки воды и восстановления окружающей среды.

Эти системы могут генерировать высокореактивные соединения, такие как гидроксильные радикалы (•OH), сульфатные радикалы (•SO₄-), супероксидные радикалы (•O₂-), синглетные радикалы. кислород (¹O₂) и т. д. Эти методы значительно повышают скорость удаления органических загрязнителей по сравнению с традиционными физическими и биологическими методами. Развитие этих технологий очистки воды во многом выигрывает от помощи технологии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР)

CIQTEK предлагает настольный спектрометр электронного парамагнитного резонанса EPR200M и X-диапазон непрерывного спектрометра электронного парамагнитного резонанса EPR200-Plus, которые обеспечивают решения для изучение фотокатализа и сложных процессов окисления при очистке воды.

Применение Решения технологии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в исследованиях по очистке воды

- Обнаружение, идентификация и количественное определение реактивных частиц, таких как •OH, •SO₄-, •O₂-, ¹O ₂ и другие активные частицы, образующиеся в фотокаталитических и АОП-системах.

- Обнаружение и количественная оценка вакансий/дефектов в материалах для восстановления, таких как вакансии кислорода, вакансии азота, вакансии серы и т. д.

- Обнаружение легированных переходных металлов в каталитических материалах.

- Проверить осуществимость и оказать помощь в оптимизации различных параметров процессов водоочистки.

- Обнаружение и определение доли химически активных веществ в процессах очистки воды, предоставляя прямые доказательства механизмов разложения загрязняющих веществ.

Применение Случаи технологии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в исследованиях по очистке воды

Случай 1: ЭПР в УФ/ClO₂ передовая технология окисления

- ЭПР-исследование процесса деградации фторхинолоновых антибиотиков в системе АОП, опосредованной УФ-излучением.

- Разложение фармацевтических препаратов и средств личной гигиены (PPCP) в воде под действием диоксида хлора в условиях УФ-излучения.

- ЭПР-обнаружение и качественный анализ •ОН и синглетного кислорода как активных частиц в системе.

• - Увеличение •OH и ¹O₂ концентрации с более длительным временем облучения, способствующие деградации антибиотиков.

- ЭПР-обнаружение концентраций •OH и ¹O₂ может использоваться для оптимизации процессов очистки PPCP.

Случай 2: ЭПР в усовершенствованной технологии окисления, подобной Фентону

• - Разложение фенилмочевинных гербицидов (например, изопротурона, линурона) в воде по реакциям Фентона.
• - ЭПР-обнаружение, идентификация и количественная оценка всех реактивных частиц в системе.
• -ЭПР-оптимизация скорости образования радикалов, таких как pH, концентрация перекиси водорода, ионы переходных металлов и т. д.

-Повышение концентрации гидроксильных радикалов и усиление разложения загрязняющих веществ при добавлении цистеина и Cu²⁺.

-ЭПР-обнаружение и количественное определение гидроксильных радикалов может напрямую подтвердить механизмы разложения гербицидов.

Случай 3: ЭПР в технологии фотокатализа на основе TiO₂

• - ЭПР in situ обнаруживает стимулирование разложения и минерализации эфиров фталевой кислоты (ПАЭ) в воде с помощью ПАЭ-TiO₂, что приводит к почти 100% детоксикации воды.
• -ЭПР-обнаружение in situ промежуточных радикалов, таких как •OH и семихиноновые анионы ПАЭ, в процессе раскрытия ПАЭ.
• -Сочетание ЭПР in situ и количественного анализа позволяет предположить более высокий уровень образования отверстий на селективных фотокатализаторах ПАЭ-TiO₂ .

-Сочетание ЭПР in situ с UPLC-QTOF/MS дает представление о путях разложения ПАЭ на фотокатализаторах ПАЭ-TiO₂ и TiO₂ .

Технология фотокатализа в основном основана на поглощении солнечной энергии полупроводниковыми фотокатализаторами, которые генерируют разделенные фотоиндуцированные электроны и дырки. Эти реакционноспособные частицы, такие как •OH и •O₂-, образующиеся на поверхности фотокатализатора, могут разлагать загрязняющие вещества посредством таких процессов, как присоединение, замещение и перенос электрона.

Более того, эти методы эффективно и широко дезинфицируют и стерилизуют воду, что приводит к ее очистке и восстановлению окружающей среды. Спектрометр электронного парамагнитного резонанса, разработанный компанией CIQTEK, может предоставить решения для изучения механизмов реактивных частиц, путей разложения загрязняющих веществ и активных центров катализаторов, участвующих в процессах очистки воды.