過量施肥導(dǎo)致農(nóng)業(yè)排水中含有大量硝酸鹽,而美國玉米帶等農(nóng)地集中區(qū)的硝酸鹽污染則更加嚴(yán)重。為了減緩硝酸鹽污染,硝酸鹽與亞硝酸鹽類的施用目前由(Environmental Protection Agency)進(jìn)行管理,由于高濃度硝酸鹽對人體具有毒性,因此農(nóng)業(yè)排水需經(jīng)過離子交換樹脂過濾除去硝酸鹽再行排放,但這些過濾器每隔數(shù)月就要沖洗以回復(fù)功能,而沖洗過的水也只是將濃縮的硝酸鹽再排放回環(huán)境當(dāng)中,屬于治標(biāo)不治本的方法。
美國普渡大學(xué)(Purdue University)化學(xué)工程系與萊斯大學(xué)(Rice University)土木工程學(xué)系合作,研發(fā)了加速分解硝酸鹽或亞硝酸鹽的新材料,可幫助這些污染物轉(zhuǎn)化成空氣和水。材料發(fā)想來自Michael Wong團(tuán)隊于2013年的研究,鈀金屬(Pd)的奈米顆粒能幫助分解亞硝酸鹽或硝酸鹽等化學(xué)物質(zhì),但催化效果不佳;而后來合作實驗室的Kim Heck提出使用銦(In)和鈀兩種金屬的構(gòu)想,發(fā)現(xiàn)用銦覆蓋約40%的鈀球表面能創(chuàng)造活性更高的催化劑。將此催化劑放在含有硝酸鹽的溶液中導(dǎo)致銦氧化并加速了硝酸鹽的分解;鈀除了幫助銦氧化之外,在額外添加氫的環(huán)境下還能促進(jìn)氧氣與氫合并形成水,使得銦得以還原而再度分解硝酸鹽。
經(jīng)由催化分解的硝酸鹽最后變回了氮氣和水,得以回到大氣當(dāng)中。未來還會與其他研究人員合作,將此技術(shù)變成商業(yè)上可用的水處理系統(tǒng)流程。