I filtri a membrana non richiedono molta energia per purificare l'acqua, il che li rende popolari per il trattamento delle acque reflue. Per mantenere questi materiali in ottime condizioni, vengono comunemente puliti con grandi quantità di sostanze chimiche forti, ma alcuni di questi agenti distruggono le membrane nel processo. Ora, i ricercatori riferiscono in Materiali applicati e interfacce ACS hanno sviluppato catalizzatori di nanoparticelle riutilizzabili che incorporano il glucosio per aiutare ad abbattere in modo efficiente i contaminanti all'interno di questi filtri senza danneggiarli.

In genere, i filtri delle acque reflue sporchi non sono ostruiti da acidi forti, basi o ossidanti. Gli ossidanti contenenti cloro come la candeggina possono abbattere i detriti organici più ostinati. Ma danneggiano anche le membrane in poliammide, che si trovano nella maggior parte dei sistemi di nanofiltrazione commerciali, e producono sottoprodotti tossici. Un'alternativa più mite alla candeggina è il perossido di idrogeno, ma si decompone lentamente i contaminanti.

In precedenza, gli scienziati hanno combinato il perossido di idrogeno con l'ossido di ferro per formare radicali idrossilici che migliorano l'efficienza del perossido di idrogeno in un processo noto come reazione di Fenton. Tuttavia, affinché la reazione di Fenton pulisca i filtri, sono necessari perossido di idrogeno e acido extra, aumentando i costi finanziari e ambientali. Un modo per evitare queste sostanze chimiche aggiuntive consiste nell'utilizzare l'enzima glucosio ossidasi, che forma contemporaneamente perossido di idrogeno e acido gluconico da glucosio e ossigeno. Quindi, Jianquan Luo e colleghi hanno voluto combinare nanoparticelle di glucosio ossidasi e ossido di ferro in un sistema che catalizza la scomposizione dei contaminanti basata su Fenton, creando un sistema di pulizia efficiente e delicato per i filtri a membrana.

In primo luogo, i ricercatori hanno confrontato la rimozione dei contaminanti organici dai filtri in poliammide da parte dell'enzima glucosio ossidasi e delle nanoparticelle di ossido di ferro con altri metodi di pulizia, inclusa la tradizionale reazione di Fenton. Hanno scoperto che questo approccio era superiore nell'abbattere i comuni contaminanti bisfenolo A e blu di metilene, preservando anche una parte maggiore della struttura della membrana.

Incoraggiato dai risultati iniziali, il team ha combinato glucosio ossidasi e ossido di ferro in un'unica nanoparticella, collegandoli con un ponte amminico.

Infine, hanno testato la capacità della nuova nanoparticella di pulire le membrane di nanofiltrazione imbevute di blu di metilene, che hanno sporcato e pulito per tre cicli. Dopo ogni ciclo di pulizia, le nanoparticelle sono state recuperate con un magnete e riutilizzate con glucosio fresco per attivare il catalizzatore. Le nanoparticelle si sono rivelate molto efficaci nel pulire le membrane, riportandole al 94% della loro capacità di filtrazione dell'acqua iniziale. Poiché le nanoparticelle non richiedono sostanze chimiche forti e sono facilmente recuperabili, i ricercatori affermano che il loro nuovo sistema è un approccio "più ecologico" e più conveniente per la pulizia delle membrane di nanofiltrazione. + Esplora ulteriormente

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