Ny generations materiale fjerner jod fra vand

Forskere ved Dartmouth College har udviklet et nyt materiale, der skrubber jod fra vand for første gang. Gennembruddet kan være nøglen til at rense radioaktivt affald i atomreaktorer og efter nukleare ulykker som Fukushima-katastrofen i 2011.

Den nye generation af mikroporøse materiale designet i Dartmouth er resultatet af kemisk syning af små organiske molekyler for at danne en ramme, der skrubber isotopen fra vand.

"Der er simpelthen ingen omkostningseffektiv måde at fjerne radioaktivt jod fra vand på, men de nuværende metoder til at lade havet eller floder fortynde den farlige forurening er bare for risikable, " sagde Chenfeng Ke, adjunkt ved Institut for Kemi ved Dartmouth College. "Vi er ikke sikre på, hvor effektiv denne proces vil være, men dette er absolut det første skridt mod at kende dets sande potentiale."

Radioaktivt jod er et almindeligt biprodukt af nuklear fission og er et forurenende stof i nukleare katastrofer, herunder den nylige nedsmeltning i Japan og Tjernobyl-katastrofen i 1986. Mens fjernelse af jod i gasfasen er relativt almindelig, Jod er aldrig blevet fjernet fra vand før Dartmouth-forskningen.

"Vi har løst det genstridige videnskabelige problem med at lave et porøst materiale med høj krystallinitet, der også er kemisk stabilt i stærkt surt eller basisk vand, " sagde Ke, hovedefterforsker for forskningen. "I processen med at udvikle et materiale, der bekæmper miljøforurening, vi skabte også en metode, der baner vejen for en ny klasse af porøse organiske materialer."

Forskningen, offentliggjort i 31. maj-udgaven af Journal of the American Chemical Society , beskriver, hvordan forskere brugte sollys til at tværbinde små molekyler i store krystaller for at fremstille det nye materiale. Fremgangsmåden er forskellig fra den traditionelle metode til at kombinere molekyler i en gryde.

Under forskningen, koncentrationer af jod blev reduceret fra 288 ppm til 18 ppm inden for 30 minutter, og under 1 ppm efter 24 timer. Den bløde syteknik resulterede i et åndbart materiale, der ændrede form og adsorberede mere end det dobbelte af dets vægt af jod. Sammensætningen viste sig også at være elastisk, gør det genanvendeligt og potentielt endnu mere værdifuldt til miljøoprydning.

Ifølge Ke, forbindelsen kunne anvendes på en måde svarende til at påføre salt på forurenet vand. Da det er lettere end vand, materialet flyder for at adsorbere jod og synker derefter, når det bliver tungere. Efter at have taget jod, forbindelsen kan opsamles, renses og genbruges, mens de radioaktive grundstoffer sendes til opbevaring.

Laboratorieforskningen brugte ikke-radioaktivt jod i saltet vand til eksperimentet, men forskere siger, at det også vil fungere under virkelige forhold. Ke og hans team håber, at materialet gennem fortsat test vil vise sig at være effektivt mod cæsium og andre radioaktive forurenende stoffer forbundet med atomkraftværker.

"Det ville være ideelt at skrubbe flere andre radioaktive arter end jod - du ville ønske at skrubbe alt det radioaktive materiale på én gang, " sagde Ke.

Forskere ved Dartmouths Ke Functional Materials Group håber også på, at teknikken kan bruges til at skabe materialer til at målrette mod andre typer uorganiske og organiske forurenende stoffer, især antibiotika i vandforsyninger, der kan føre til dannelsen af ​​superresistente mikroorganismer.