Химик РУДН создал катализатор для очистки сточных вод от парацетамола

Широкое использование лекарственных и гигиенических средств стало одним из главных факторов загрязнения сточных вод. Незаметное «лечение» лекарствами, которые могут попадать в организм человека из недостаточно очищенной воды, представляют серьезную угрозу и для здоровья людей, и для состояния экологии. Для очистки сточных вод, как правило, используется метод биоразложения, когда основную работу выполняют микроорганизмы. Второй вариант – адсорбция, то есть поглощение вредного вещества фильтрами-адсорбентами. Но в этом случае необходимо решать вопрос утилизации фильтров. Используют также окисление озоном и некоторые другие методы окисления, но они дороги и требуют специального оборудования.

Вместе с тем, многие вредные вещества не поддаются биоразложению. Одним из таких веществ является ацетаминофен, более известный потребителям как парацетамол или панадол. Это самое распространенное в мире жаропонижающее и болеутоляющее средство, которое во многих странах продается без рецепта. Порядка 58-68 процентов попавшего в организм парацетамола выделяется через почки с мочой и поступает в городскую канализацию. В европейских странах, по оценкам ученых, концентрация ацетаминофена в сточных водах, уже прошедших очистку, может достигать 6 микрограммов на литр, а в США – 10 микрограммов на литр.  Поэтому поиск эффективных и доступных способов удаления этого вещества из сточных вод — актуальная задача.

Химик РУДН Рафаэль Луке и его коллеги создали серию катализаторов для фотоокисления ацетаминофена в водной среде. Частицы катализатора представляли собой наносферы из композита оксида цинка и сульфида серебра, покрытые снаружи слоем оксида графена – слоя углерода толщиной один атом.

Химики установили, что при облучении катализатора в водной среде видимым светом из растворенного в воде кислорода образуется короткоживущий и нетоксичный супероксидный радикал. Он и окисляет ацетаминофен до воды, углекислого газа и азота, безвредных для окружающей среды. Наибольшей активностью обладал образец с 10-процентным молярным содержанием серебра.

Для сравнения исследователи в тех же экспериментальных условиях испытали каталитическую активность двуокиси титана и наносфер оксида цинка, покрытых окисью графена. Они обеспечивали фотоокисление ацетаминофена на 35 процентов для двуокиси титана и 47 процентов для оксида цинка за 60 минут. Новые катализаторы, содержащие сульфид серебра, превосходили их по активности. За 60 минут 100 процентов ацетаминофена исчезало из раствора.

Работа в журнале Separation and Purification Technology