Вдохновленная актинией, морским организмом, ловящим добычу своими щупальцами, группа исследователей разработала метод эффективной очистки воды.
При добавлении в воду обычные коагулянты, такие как сульфат алюминия и другие соли металлов, удаляют из воды более крупные частицы, заставляя их группироваться в более крупные образования и оседать. Поскольку эти коагулянты не удаляют более мелкие частицы, растворенные в воде, необходимы дополнительные методы очистки. Однако использование нескольких технологий для очистки воды является дорогостоящим, энергоемким и может потребовать большого количества земли. Создание эффективной и простой в эксплуатации технологии для удаления всех загрязняющих веществ из воды является ключом к решению проблемы глобального дефицита воды.
Исследовательская группа синтезировала новый высокостабильный нанокоагулянт, отличающийся от обычных коагулянтов структурой, эффективностью и поведением. Помимо удаления взвешенных частиц, этот нанокоагулянт также удаляет небольшие растворенные загрязнения.
«Поведение нанокоагулянта контролируется его структурой», - сказал Райан Дюшануа, доктор философии. студент в лаборатории Элимелеха. «При определенных условиях нанокоагулянт сохраняет структуру, которая позволяет ему сохраняться с течением времени».
Actinia - это морской анемон со сферическим телом, у которого есть щупальца, которые втягиваются во время отдыха и вытягиваются, когда ловят добычу. Используя этого морского хищника в качестве модели, исследователи синтезировали коагулянт, используя органические и неорганические компоненты, чтобы воспроизвести структуру актинии.
Подобно актинии, нанокоагулянт имеет структуру ядро-оболочка, которая в воде выворачивается наизнанку. Оболочка дестабилизирует и связывает более крупные взвешенные частицы, в то время как открытое ядро захватывает более мелкие, растворенные. Он удаляет широкий спектр загрязняющих веществ, от следовых микрозагрязнителей до более крупных частиц, многие из которых ускользают от обычных методов и представляют серьезную угрозу для здоровья населения.
«Способность удалять нитраты была весьма неожиданной, поскольку традиционные водные коагулянты демонстрируют незначительное удаление нитратов», - сказал Элимелех, профессор химической и экологической инженерии Роберто К. Гойзуэта. Это также важно для очистки воды, поскольку загрязнение нитратами связано с синдромом «синюшного ребенка» - потенциально смертельным заболеванием, от которого страдают маленькие дети в некоторых частях мира.
Поскольку это одноэтапный процесс, сказал профессор Хуачжан Чжао из Пекинского университета, работа обещает заменить существующие методы очистки воды и значительно снизить эксплуатационные расходы на очистку воды.«Это также открывает двери для производства« умных »материалов, которые могут изменять конфигурацию и функции в зависимости от окружающей среды», - сказал он.