通过还原减少减轻废水中铬污染的新方法

铬元素尽管有各种用途，但声誉不佳。这是因为接触铬化合物会导致患上呼吸道癌的风险增加，并对人体健康造成其他破坏性影响。此外，由于工业废料中存在铬，因此铬也恰好是造成水污染的主要因素。

但是，有一线希望。正如化学家所观察到的，铬的毒性取决于其化合价态(该态由原子的外壳中的电子数决定)。在铬表现出的两个稳定状态中，六价铬或Cr(VI)和三价铬Cr(III)具有更强的毒性和可溶性。因此，可以通过称为还原的过程将Cr(VI)简单地转化为Cr(III)来减轻铬污染。不幸的是，大多数将Cr(VI)还原为Cr(III)的方法要么昂贵且危险，要么对能量的要求很高。

为此，研究人员一直致力于光催化剂的开发，光催化剂是一种可以在存在光的情况下减少有害物质的材料。诀窍是使用水作为溶剂(与以前使用的有机溶剂相反)进行这种反应，以使它们可以直接用于处理废水。

在《新化学杂志》上发表的一项最新研究中，由东京科学大学的Akitsu Takashiro Akitsu教授领导的一组研究人员成功地做到了这一点。该团队还包括宫川佳人，日本东京理科大学的原口智之，日本都灵大学和俄罗斯南方联邦大学的Arshak Tsatsuryan和俄罗斯南方联邦大学的Igor Shcherbakov。秋津教授解释说：“在我们的研究中，我们开发了一种通过光照射来还原Cr(VI)的方法。然后将其应用于水性溶剂中，以使其易于使用。”

在他们的研究中，研究小组从一系列有机化合物中合成了铜(Cu(II))配合物。通过进一步的分析，他们确认了这些配合物与称为二氧化钛(TiO 2)的光催化剂一起参与了光化学反应，导致甲醇和水中的Cr(VI)还原。具体而言，该小组研究了Cu(II)配合物在甲醇中的光催化活性如何取决于入射光的波长，而Cu(II)与TiO 2的配合物在水溶液中的光催化活性取决于溶液的pH值。

这些发现表明，一方面，对于波长在460-495 nm范围内的可见光，Cr(VI)在Cu(II)-甲醇光化学反应中的还原速率最大。另一方面，发现Cu(II)-TiO 2体系在紫外光下的Cr(VI)还原取决于水溶液的pH值，对于pH值<6的酸性溶液表现出很高的还原效率。进一步的电化学实验表明，光催化剂是可重复使用的，表明它们在环境调节中的潜在适用性。

该研究有望开发出既经济又高效的新型废水处理程序。正如Akitsu教授所说：“这是第一项研究，表明在水性溶剂中将有毒的Cr(VI)还原为相对无害的Cr(III)，这对减少水污染具有直接的意义。”

有了这样的技术，我们当然可以希望扭转工业废物对水体的不利影响。