Radikalize Edilmiş NOₓ Türevleri ile Arıtma
Fotoğraf-1: Araştırmanın grafik görüntüsü. (Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü-KIST)
Yazı malzemesi ya da mobil kaynaklardan yayılan NOx (X= 1 ya da 2) geleneksel olarak ince partikül maddenin (PM2.5) kötü şöhretli, insan kökenli öncüleri olarak görülmektedir çünkü NOx, PM2.5’in bir hava kirletici olarak işlev görmesi için bir dizi SO2 destekli fotokimyasal dönüştürücü aşamadan geçebilir. Son zamanlarda, Güney Kore’deki bir araştırma ekibi, NOx’i yaratıcı bir şekilde kullanmak içi ilginç bir araç önererek NOx (yukarıda ifade edildiği gibi) kavramını yeniden düzenliyor.
Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (KIST), Dr. Jongsik Kim ve Dr. Heon Phil Ha’nın baş araştırmacı olarak yer aldığı bir KIST araştırma grubunun Kore Akseri Akademisi’nden (KMA) Prof. Keunhong Jeong liderliğindeki bir araştırma ekibiyle NOx ve O2 arasındaki NO3– türlerini kimyasal füzyon yoluyla düşük termal enerji (≤150 °C) altında bir metal oksit üzerine aşılamak için iş birliği yaptığını açıkladı. Elde edilen, desteklenen NO3– türler bir atık suda mevcut olan dayanıklı organik maddelerin ayrıştırıcıları olarak işlev gören NO3• türevleri üretmek için radikalleştirilebilir.
Fenolikler ve bisfenol A gibi dirençli sulu bileşikler, tipik olarak pıhtılaştırıcıların kullanımı ile çöktürme yoluyla ya da H2O2, O3 vb. gibi OH getiricilerinin enjeksiyonu ile H2O ve COy’ye (Y=1 veya 2) ayrışım yoluyla su matrislerinden izole edilirler. Bununla birlikte, bu yöntemler pıhtılaştırıcıları geri kazanmak veya •OH, H2O2 ve O3’ün temelinde olan kısa ömürlerden ve/veya kimyasal kararsızlıklardan mustarip olunduğu için ek aşamalar gerektirir, böylece şu anda ticarileştirilmekte olan H2O arıtma süreçlerinin sürdürülebilirliğini ciddi şekilde kısıtlar.
•OH’ın bir alternatifi olarak NO3•, •OH, •OOH, or O2•- ile karşılaştırıldığında daha uzun ömürlü ve/veya potansiyel olarak daha fazla oksitleyici olması nedeniyle bilhassa cazip olabilir. Bu nedenle, yukarıda belirtilen diğer radikallere göre sulu kirleticilerin ayrışmasındaki verimliliği artıracağı tahmin edilmektedir. Buna rağmen, NO3• üretimi sıradan bir süreç değildir ve bir radyoaktif elemanın varlığında veya yüksek asidik ortamlarda yüksek enerjili elektron ihtiyacı gibi bir dizi sınırlamaya sahiptir.
Dr. Kim ve iş arkadaşları, H2O2 ve NO3 dahil olmak üzere, bunu bir atık su altında uygulanabilir hale getirir- manganez türlerini (Mn2+ /Mn3+) yüzeye çıkaran fonksiyonel manganez oksit başlangıçta H2O2‘yi •OH oluşumu için aktive eder, •OH daha sonra NO3•’e geçişi için NO3– işlevselliğini etkinleştirir (•OH → NO3•olarak gösterilir.), bunların tümü bir dizi kontrol deneyinin yanı sıra yoğunluk fonksiyonları teorisi (DFT- density functional theory) teknikleri ile kanıtlanır.
Fotoğraf -2: A) Yüzey Mnn+ (n=2 ya da 3) türlerinde H2O2 ayrılma döngüsünün ve yüzeyden bağımsız OH radikalinden, α-/β-/γ-MnO2 yüzeylerinde desteklenen sulu kirleticileri ayrıştırmak için kullanılan NO2 (NO2 radikal SUP, B’de) radikalinin üretimine yol açan NO2 ya da NO3 (NO2 radikal SUP ya da NO3 radikal SUP) radikal türlerine radikal aktarımının şematik gösterimi. C) α-MnO2 için gözenekli yapıların çizimi. (Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü- KIST)
Elde edilen NO3• türlerin, geleneksel radikaller (•OH/•OOH/O2•-) tarafından sağlananlara kıyasla tekstil atık sularının ayrışma verimliliğini beş -ya da yedi- kat arttırdığı ispat edilmiştir. Önemli olan, burada keşfedilen katalizörün (işlevsel hale getirilmiş manganez oksit-NO3– ) geleneksel bir ticari katalizörden (demir tuzu) yaklaşık %30 daha ucuzdur ve seri olarak üretilebilir. Ayrıca bu katalizör on defa veya daha fazla tekrar kullanılabilirlik ek önemine sahiptir. Homojen H2O2 ayrılması (•OH üretimi) yoluyla sulu kirleticilerin ayrıştırılması, yalnızca bir kerelik kullanım garantisi veren geleneksel katalizörlerin tam tersidir.
Dr. Kim bu konuyu, “•OH → NO3• teknolojisi patentlendi ve yerli bir şirkete (SAMSUNG BLUETECH) satıldı. NO3– işlevleriyle değiştirilen katalizörün sağladığı birçok değer göz önüne alındığında, katalizörü kısa sürede bir atık su arıtma ünitesine kurmayı umuyoruz.” diye açıklıyor.
Kaynak: phys.org
