Įdomybės. Katalizatorius šalina nitrato jonus

Кuramšin А.
(«Chimija i ziznj», 2018, №3, p. 10-11)

JAV Raiso universiteto chemikai sukurė katalizatorių, kuris pašalina nitrato jonus iš geriamojo vandens. Nitrato jonai suskaldomi į azoto ir amonio jonų mišinį («ACS Catalysis», 2018,8, 1, 503—515, doi: 0.1021/acscatal.7b01371):

Šiandien pagrindinis nitrato jonų vandenyje šaltinis – žemės ūkis. Kadangi augalai nepilnai įsisavina azoto trąšas, tai nitrato jonai lengvai patenka į gruntinius vandenis. O tai pavojinga ne tik supančiai aplinkai, bet ir žmogui. Pasaulyje nitrato jonų leistina koncentracija geriamajame vandenyje neturi viršyti - 50,0 mg/l. Viršijus šią koncentraciją, nitrato jonams šalinti naudojami jonų-mainų filtrai. Tačiau regeneruojant filtrus (jie plaunami kelis kartus per mėnesį), praplovimo vandenis vėl išmetami į supančią aplinką. O juose nitrato jonų koncentracija daug didesnė, nei tame vandenyje, kuris buvo valomas.

JAV Raiso universiteto chemikai sukūrė efektyvius katalizatorius, kurių pagrindą sudaro metalų nanodalelės. Anksčiau mokslininkai naudojo legiruotas Pd aukso nanodaleles, nitrito jonams šalinti iš vandens. Tačiau šis katalizatorius netinka nitrato jonams šalinti. Todėl nitrato jonams šalinti jie pasiūlė naudoti legiruotas In paladžio nanodaleles. Tačiau tam būtina pro vandenį prapūsti vandenilio dujas. Geriausias katalitinis efektyvumas pasiektas naudojant Pd nanodaleles, kurių paviršių 40 % padengtas In atomais. Tokio katalizatoriaus efektyvumas yra 50 % didesnis nei mokslinėje literatūroje aprašytų katalizatorių.

Mokslininkai nustatė, kad Pd-In katalizatoriuje In suskaldo nitrato jonus, o Pd padeda In juos redukuoti. Vykstant reakcijoms, In oksiduojasi, o kai per vandenį prapučiamos vandenilio dujos, Pd perneša deguonį nuo In vandeniliui. Proceso metu susidaro vanduo, o In regeneruojasi ir vėl reaguoja su nitrato jonais.