Tio₂ nanodeeltjes bieden gelijktijdige arseen- en uranium -sanering van grondwater

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Luan Fubo van het Research Center for Eco-Environmental Sciences van de Chinese Academie van Wetenschappen, heeft een nieuw mechanisme ontdekt met een ternair oppervlaktecomplex op titaniumdioxide (Tio₂) dat de gelijktijdige verwijdering van arseen (AS) en uranium (U) van Contamed Groundwater verbetert. De studie was gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

Grondwaterverontreiniging door arseen en uranium is een ernstig milieu- en volksgezondheidsbelang, gekoppeld aan kanker, nierschade en andere chronische ziekten. Conventionele saneringsmethoden zijn meestal gericht op arseen of uranium, die vaak ineffectief blijken wanneer beide verontreinigingen naast concurrerende adsorptie -effecten bestaan.

In deze studie hebben de onderzoekers aangetoond dat Tio₂ nanodeeltjes tegelijkertijd en efficiënt kunnen adsorberen, zowel als (V) als U (VI). Met name verbeterde uranium arseenadsorptie, waardoor de verwijderingsefficiëntie met maximaal 3,4 keer wordt verhoogd in vergelijking met alleen arseen.

Met behulp van in situ ATR-FTIR spectroscopie en dichtheid functionele theorie (DFT) berekeningen, identificeerden de onderzoekers de vorming van een ternair oppervlaktecomplex, [Ti–U(VI)–As(V)]als het kritieke mechanisme. In dit proces verplaatsen arsenaationen carbonaatliganden in uranyl-carbonaatcomplexen geadsorbeerd op TiO₂, waardoor een stabiele ternaire structuur wordt gevormd die co-verwijdering van beide verontreinigende stoffen vergemakkelijkt.

Het adsorptieproces bleek effectief onder typische grondwateromstandigheden en bereikte meer dan 99% verwijderingsefficiëntie voor beide verontreinigingen. De resterende concentraties na de behandeling vielen onder de veiligheidslimieten van de Wereldgezondheidsorganisatie voor drinkwater.

Een voordeel van deze methode is de regenerbaarheid en herbruikbaarheid van het TIO₂ -adsorbens. Het gevangen arseen en uranium kunnen worden teruggewonnen met behulp van een milde natriumhydroxide -oplossing, waardoor het materiaal meerdere keren kan worden hergebruikt zonder aanzienlijk prestatieverlies.

Deze studie biedt een kosteneffectieve, schaalbare en milieuvriendelijke aanpak voor het verhelpen van met dubbele besmet grondwater, wat het potentieel biedt om de wereldwijde veiligheid van de drinkwater te verbeteren.