שיתוק heterogeneous הפך עמוד הכרחי של טיפול במים מודרניים, המציע נתיב מדרג ויעיל כדי degradentמזהמים כי לברוח תהליכים ביולוגיים קונבנציונליים.על ידי שימוש זרזים מוצקים כדי להאיץ את הטרנספורמציות הכימיות, טכנולוגיה זו מאפשרת את ההתמוטטות של עקרונות זיהום אורגני, מתכות כבדות, ומתפתחת מיקרו-פולטים לתוך מוצרים בלתי מזיקים כגון מים ופחמן פחמן דו-חמצני.

יסודות של שיתוק הטרוגניים

בקטאליזה הטרוגנית, הזרז קיים בשלב שונה מאשר המשיבים - בדרך כלל זרז מוצק אינטראקציה עם חומרים נוזליים או גזיים, הפרדה שלב זה מאפשר התאוששות פשוטה ושימוש חוזר, מה שהופך את התהליך אטרקטיבי מבחינה כלכלית עבור פעולות טיפול מתמשך.המחזור הקטליטי בדרך כלל כרוך שלושה שלבים מהותיים: FLT:0adsorptionFLT 1 של מולקולות מגיבות, 3, 000) ו-F2, כאשר הם תגובה פעילה של חומרים כימיים, 000.

זרז מוצק משותף המשמש טיפול בשפכים כוללים תחמוצת מתכת כמו טיטניום דו תחמוצת (TiO2), תחמוצת אבץ (ZnO), תחמוצות ברזל (Fe2O3, Fe3O4), ו-cerium oxide; תומך מתכות אציליות כגון שיתוק, הידרוגן, וזהב; חומרים ⁇ כמו zeolites, מסגרות הומוגניות (MO), חומרים המבוססים על פחמן-חמצני, חומרים מסוכנים (F), ו-חמצני, חומרים אוטומטיים, חומרים מסוכנים, פחמן-חמצני, לחץ דם, חומרים מסוכנים, פחמן-חמצני, חומרים מסוכנים, פחמן-חמצני (גנטיים, ירידה), גרורתיים, פחמן-חמצני, ירידה), גרורתיים (F), גרורתיים, פחמן-חמצני, פחמן-חמצני, ירידה מהירה יותר, פחמן-חמצני, ירידה גרורתיים, חומרים כגון גרורתיים (גנטימיים, פחמן-חמצני, חומרים אוטומטיים, פחמן-פחמיים, פחמן-חמצני, חומרים כמו גרורתיים, חומרים כמו גרורתיים, פחמן-חמצני, חומרים כגון גרורתיים, חומרים כגון גרורתיים, חומרים כמו גרורתיים, פחמן-חמצני, חומרים כגון גרור

חידושים אחרונים בפיתוח Catalyst

ההתקדמות בחומרים מדע וננוטכנולוגיה פתחה שליטה חסרת תקדים על הרכב הזרז, מורפולוגיה ונכסים אלקטרוניים.החידושים האלה שואפים לשפר את הפעילות,סלקטיביות, יציבות והתנגדות לפירוק.

Catalysts

הפחתת גודל חלקיקים חלקיקים חלקיקים לננומטרי מגדיל באופן דרמטי את היחס פני השטח-לכול, המספק אתרים פעילים יותר לכל מסה יחידה. חוקרים סינתז חלקיקים עם צורות מהונדסות בדיוק - תחומים, מוטות, חוטים, לוחות, מבנים חלולים - לחשוף היבטים גבישיים ספציפיים המציגים פעילות קטליטית גבוהה יותר.

מסגרות מתכת-אורגניות (MOFs) הופיעו כפלטפורמות צדדיות משום שהקריסטלליין שלהן, מבנים ⁇ מאפשרים גידולי טונהבל וקבוצות פונקציונליות. MOFs יכולים לפרסם את המזהמים בו זמנית לזרז את ההתמוטטות שלהם, מתנהג כמו גם concentrator וגם כור. בדומה, nanomaterials מבוססי פחמן כמו גרף oxideen ו- oxidized פחמן nanotubes לספק תמיכה התנהגותית כיפית כי הם מאפשרים תגובה אלקטרוקס מתקדמת של אלקטרון (אוקסורד) של תהליכים מתקדמים של אלקטרואקטיביים).

צילום: Harnessing Light Energy

Photocatalysis משתמשת אור כדי להרגשת אלקטרונים בחומר סמי-מוליכים למחצה, יצירת זוגות אלקטרו-חוריים המוליכים תגובות חמצון אדומות על פני השטח של טיטניום דו-חמצני נשאר photocatalyst ביותר בשל היציבות הכימית שלה, עלות נמוכה, ולא רעילות.עם זאת, ה-Switchap רחב שלה (3.2 eV) מגביל הפעלה לאור אולטרה סגול, המהווה רק 5% של קרינה סולרית (p) באמצעות חנקן-דלקת-אומטית) עם חנקן (דלקת) עם חנקן) עם חנקן (דלקתי) עם חנקן (D) עם חנקן) עם חנקן (Denpine) עם חנקן) עם חנקן (p) עם חנקן) עם חנקן (D) עם חנקן (Dine) עם חנקן) עם חנקן (D.

תמונות אחרות כגון דוסמוט oxyhalides (BiOCl, BiOBr), פוספט כסף (Ag3PO4), ופחמן פולימרי ניטריד (g-C3N4) משכה תשומת לב לקליטת האור החזק שלהם גלויה ועמדות להקה נוחים. coupling photocatalysis with co-catalystststs כמו פלטינה או platdium נוסף כדי לשפר את שיעורי הפחתת שומן לאחרונה.

Doped and Functionalized Catalysts for Targeted זיהום מוחקאל

זרזים גנריים לעתים קרובות חסריםסלקטיביות, מה שהופך את שני מזהמים המטרה וחומר אורגני לא מזיק, אשר מבזבז מינים תגובתיים.כדי להתגבר על זה, החוקרים פיתחו זרזים מתופקדים על פני השטח אשר מעדיפים באופן זמני לקשור מעמדות ספציפיים. לדוגמה, שיבוש של cyclodextrins או פולימרים מולקולרית על Ti2 יוצר אתרי הכרה עבור מזהמים כגון חומצה aOfluoic (APFs perafluool).

מינון עם אטומים זרים גם משנה מבנה אלקטרוני וכימיה פני השטח.עבור מתכת doping (למשל, Fe-doped ZnO) מציג מדינות אמצע-gap כי משפרות ספיגת אור גלויה ולקדם היווצרות של מינים חמצן תגובתיים (ROS) עומס מתכת מוכח (Au, Ag, Pt) על משטחים מוליכים למחצה יוצר צומת כי מלכודות תמונה של אלקטרון מבוזר, מצמצם אלקטרון יעיל של חנקן (Altraated de lar) חנקן (Ocated) חנקן יעיל של מחזור הדם) חנקן יעיל של חנקן (O) חנקן (Ocated חיתוך) חנקן יעיל של חנקן (acated חיתוך של 3Demated ditraated ditraated ditradine) ⁇ ) ⁇ ) ⁇ ) ⁇ ) ⁇ ) חנקן יעיל של חנקן (accerine) ⁇ ) חנקן יעיל של חנקן יעיל של ⁇ ) ⁇ ) ⁇ (Audated מתכת מבוזרת (Audated חיתוך של חנקן (Audated חיתוך של חנקן יעיל של חנקן) ⁇ ⁇ ) ⁇ (Aud

תובנות מכניות ותגובה של נתיבי

הבנת מנגנוני התגובה היסודיים היא המפתח לתכנון זרז רציונלי.במרבית תרחישי טיפול במים, זרזי היסטרוגניים להקל על FLT:0advanced oxidation תהליכים (AOPs)BuildFLT:1 שיוצרים רדיקלים הידרוקסיל תגובתיים מאוד (OH), סופר-חמצני (O2-), וחמצן יחיד (1O2) מינים אלה לתקוף מולקולות אורגניות שאינן אורגניות, אשר מובילות למינרלים,2, למינרלים, למינרלים, ולהוביל ל-O2, מינרלים.

עבור מערכות פוטו-קטליטיות, המנגנון מתחיל עם ספיגת פוטון כדי ליצור זוג של אלקטרון-חור.הבור יכול לחמצן מים או סטיות מעבורת hydroxide כדי ליצור OH רדיקלים, בעוד שהאלקטרוני מקטין חמצן ל-O2 - או, בנוכחות הפיכה מימן peroxide, to OH באמצעות תגובות דמוי פנטון.ה יעילות תלויה בקצב השיקום - נושאת המטען המהיר יותר של 2, כולל חומרים קידודים (Obine) או מוליכים פחות קידודים (או-OTM) או מוליכים פחות קידודים (D) קידודים (D) קידודים (OD) קידודים (D) או קידודים (OD) או קידודים (D) עם תגובות דמויי) עם קידודים (D) או קידודים (D) עם קידודים פחות קידודים (D) עם קידודים (D) עם קידודים (D) עם קידודים (D) עם קידודים פחות קידודים (D) או קידודים (D2N) עם תגובות דמויי) קידודים (או-D) קידודים פחות קידודים (D) קידודים (D

עבור תהליכים לא פוטו-קטליטיים, כגון חמצון אווירי קטליטי (CWAO) או או אוזנה קטליטית, המנגנון בדרך כלל כרוך הפעלה מתווך של חמצון (O2, O3) באתרי מתכת. לדוגמה, זרזי מתכת אציליים להפעיל חמצן מולקולרי ל-קרקע-OH רדיקלים בטמפרטורות גבוהות ולחצים באופן דומה, על פני השטח ברזל, על פני השטח תחמוצת, פנטזיות, פנטזיות, פנטזיותרפיסט מתקדם דרך צינורות חמצן / 2 / 2 / 2 / 2 / 2 / 2TM כדי לקדם את ה- 2 / 2 / 2 / 2 / OHR / 2 / OH) כדי לקדם את ה-fre ממריצים לאחור כדי לקדם את ה-fic.

אתגרים עקביים Hindering Widespread אימוץ

למרות הצלחות מעבדה, כמה מכשולים למנוע את הפריסה בקנה מידה גדול של מערכות טיפול בשפכים קטליטיים.

Catalyst Deactivation

(הופנה מהדף Catalyst deactivation) הוא אתגר תפעולי עיקרי, הוא יכול להתרחש דרך מסלולים מרובים: (FLT:0 זרז מחזורי זרז 1FLT:1 על ידי פיקדונות אורגניים או אורגניים המכסים אתרים פעילים; FLT:2poison שלב 3DVeration, אך ורק הרעלת פעילות גופנית פעילה (למשל, sulfides, phos כבדים); FLT:4 טמפרטורות משניות (R)

גדרות כלכליות והיקף

(הסינתזה של ננו-חומרים בעלי ביצועים גבוהים כרוכה לעתים קרובות במבשרים יקרים, הליכים מורכבים ותשואות נמוכות. מתכות מוקדמות (Pt, Pd, Au) לספק פעילות יוצאת דופן, אך מגבלות עלות פנים לכורים בקנה מידה גדול.אפילו חלופות מגוונים באדמה כמו ננו-מבנים ממוחזרים TiO2 דורשות calensive calationing.

Scale-up גם מציג מגבלות העברת המונים: ב- מעבדה beaker, diffusion שלמזהמים אל פני השטח הזרז הוא מהיר, אבל בכורים גדולים או מעוותים נוזליים, שכבות גבול ושילוב חוסר יעילות להפחית פעילות לכאורה. פתרונות הנדסה, כגון זרזים מובנים (מונותים, קצף) או כורים membrane, יכול לשפר את המורכבות של מגע, אך להוסיף פחות או סטנדרטיים לטיפול תעשייתי, הם צורך בבדיקה תעשייתית, כלומר, כדי לזהות טיפול יעיל יותר, כגון מתודולוגיה, אבחון גבוה יותר, טיפול תעשייתי, או תחליפים, כלומר, כלומר, טיפול תעשייתית, אבחון גבוה יותר, טכנאים, כדי לזהות טיפול תעשייתי, כדי להבטיח טיפול יעיל יותר, יעיל יותר, כדי לזהות טיפול יעיל יותר, כלומר, תחליפים, תחליפים, תחליפים, יעיל יותר, תחליפים, תחליפים, יעיל יותר, כדי לזהות טיפול תעשייתי גבוה יותר, טיפול תעשייתי, אבחון יעיל יותר, יעיל יותר, אבחון יעיל יותר, כדי לזהות טיפול יעיל יותר, תחליפים, טיפול תעשייתי גבוה יותר, טיפול יעיל יותר, תחליפים, טיפול יעיל יותר, תחליפים, כדי לזהות טיפול תעשייתי, תחליפים, כדי לזהות טיפול יעיל יותר, תחליפי

השפעות סביבתיות של Spent Catalysts

טביעת הרגל הסביבתית של מערכות קטליטיות משתרעת מעבר ליעילות הטיפול.הזרזים המכילים מתכות מבוכות או דופי רעלים עשויים להפוך עצמם לבזבוז מסוכן.השל חלקיקים מעלה חששות לגבי רעילות וגורל ארוך בסביבה.תקנות שלב מתפתחות על השימוש והשלילת של ננו-חומרים מהונדסיים (למשל, EU EPA) עלולות להטיל מחויבויות נוספות לתהליכים מעגליים או גמישים, כגון זרזים, כגון טיפול ביולוגי, כגון טיפול חוזר, תמיכה ביולוגית, או טיפולית, כגון, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, כגון זרז חיוני, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, או טיפולית, או טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, או טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, כמו גם כן, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, טיפולית, כמו גם טיפול

שילוב עם טכנולוגיות טיפול אחרות

שום טכנולוגיה אחת לא יכולה לטפל בכל המזווגים של שפכים עלות יעילה.השיתוק הטרוגניים משולב יותר ויותר עם פעולות יחידות אחרות כדי ליצור רכבות טיפול היברידיות שמנצלות סינרגיות.

תגובה קטליטית (CMRs)

CMR משלב זרז עם שכבת הפרדה קרום, מסדיר את הזרז תוך מתן אישור להסרת מוצר רציף.תצורה זו מונעת אובדן זרז, שומרת על ריכוזים מקומיים גבוהים, ויכולה לשלב תגובה עם דחייה מבוססת גודל או מטען של מטעני זיהום.לדוגמה, מתקן photocatalytic membrane באמצעות מתקן קרמיקה TiO2-coated יכול לקלקל את המפרקים האורגניים תוך סינון אלקטרומי, תוך כדי טיפול חוזר של תאים חשמליים.

שיתוף פעולה עם טיפול ביולוגי

Biodegradation יעיל עבור רבים מהמזהמים העירוניים אבל נאבקים עם תרכובות realcitrant. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תהליכי Oxidation מתקדמים

תהליכים שונים של חמצון מתקדם לעתים קרובות יש נקודות משלים.תהליך photo-Fenton משלב Fe2+ /Fe3+ עם H2O2 תחת אור UV או גלוי כדי לייצר פלוקסים גבוהים של OH. בשילוב עם זרז heterogeneous כמו המרה ברזל מוטבעת zeolites, התהליך יכול לפעול ב pH קרוב ל-neutral, הימנעות ייצור ⁇ טיפוסי של פנטסיה, בדומה לדלקתית (אומטר) עם מינון OHD) עם מינון טוב יותר, עם היתוך (אומטרה) עם מינון OHD) אונקיהמי יעיל יותר, אונקיה).

כיוונים עתידיים וקרנות מחקר

העשור הבא יראה שיתוק הטרוגניים מתפתח מסקרנות מעבדה לטכנולוגיה טיפול במים של פסולת הזרם המרכזי, המונעת על ידי התקדמות חוצה תחומית.

Machine Learning for Accelerated Catalyst Design

פיתוח זרז ניסיוני וטרור הוא זמן-ומתן משאבים. גישות למידת מכונות (ML) יכול במהירות למסך אלפי יצירות מועמד, לחזות פעילות ויציבות, לזהות את תנאי הסינתזה המבטיחים ביותר.מודלים שהוכשרו על נתונים קטליטיים קיימים (למשל, מניסויים בעלי ביצועים גבוהים או מסדי נתונים חישוביים) יכולים להנחות את בחירתם של dopants, תומך, מורפיום ומורולוגיים עבור מזהמים ספציפיים ל- 2.

Catalyst Synthesis

עקרונות כימיה ירוקה מוחלים על ייצור זרז.Sovent-free mechanochemical סינתזה, שיטות בסיוע מיקרוגל, biosynthesis באמצעות תמצית צמחים או microorganisms להפחית את האנרגיה ואת טביעת הרגל הסביבתית בהשוואה לנתיבים רטובים-כימיה.לדוגמה, nanocrystal ZnOd באמצעות מילימטר של אבקת ZnO עם citric תשואות גבוהות של פעילות מיקרוליטית ללא צורך biociniced חיידקים.

כלכלה מעגלית - Catalyst Recycling and Regeneration

במקום לגרוע מזרזים בילו, המחקר מתמקד בשיטות לחלץ ולהשתמש מחדש במרכיבים הפעילים.הההלעת הידרומטאורגית יכולה לשחזר מתכות יקרות כמו Pd ו Pt מזרזים מותשים עם יעילות גבוהה (מעל 95%) עבור זרזי מתכת בסיס, תמיכה מגנטית (למשל, Fe3O4 הליבה) מאפשרת הפרדה מגנטית קלה מן המים מטופלים, ומאפשרת חזרה חוזרת על עצמה באמצעות פרוטוקולים מקודמתים קלים של קריסת מיקרו-מונים (Freiding) עם חומרים ממריצים לטווח קצר) או ממריצים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, ללא מטרות ממריצים לטווח קצר יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, אם גורם מרכזי מחסנים של מחסנים גמישים, אם הם מסוגלים לשחזר את עצמם, כלומר, כלומר, כלומר, ללא מטרות מבניים, ללא מטרות מבניים לטווח קצרי תיבות של פולשים חשמליים, אם הם גורמים ממריצים לטווח קצר יותר, אם הם יכולים לשחזר את עצמם, ללא מטרות ממריצים לטווח קצריכים: התמוטטות של מחסנים, אם הם יכולים לשחזר את עצמם, כלומר, כלומר, אם הם גורמים

מסקנה

שיתוק יעיל heterogeneous מציע כלי רב עוצמה, תכליתי לשבור את המזונאים המים העקשניים ביותר, מן צבעי תעשייה ותרופות כדי לפתור כלור ותרכובות מושפעות.חדשנות ב nanouring, גלוי אור גלוי לעין photocatalysis, ותפקוד ממוקד שיפור ביצועים הנדסיים לאורך העשור האחרון.