Vandrensningssystem konstrueret af træ, med hjælp fra en mikrobølgeovn

Forskere i Sverige har udviklet en mere miljøvenlig måde at fjerne tungmetaller på, farvestoffer og andre forurenende stoffer fra vand. Svaret ligger i filtrering af spildevand med et gelmateriale hentet fra plantecellulose og tilsat små kulstofprikker produceret i en mikrobølgeovn.

Rapportering i journalen Bæredygtige marialer og teknologier , forskere fra KTH Royal Institute of Technology, i samarbejde med Politecnico di Torino, konstrueret en mere bæredygtig teknik til fremstilling af hydrogelkompositter, en type materiale, der hurtigt undersøges for spildevandsdekontaminering.

Minna Hakkarainen, som leder Division of Polymer Technology ved KTH Royal Institute of Technology, siger, at hydrogelerne fjerner forurenende stoffer såsom tungmetalioner, farvestoffer og andre almindelige forurenende stoffer.

"Den samlede mængde vand på Jorden ændrer sig ikke med tiden, men efterspørgslen gør det "siger hun." Disse all-lignocellulose-hydrogeler giver en lovende, bæredygtig løsning for at sikre adgang til rent vand. "

Hydrogelkompositterne kan fremstilles af 100 procent lignocellulose, eller plantemateriale - den mest rigelige bioressource på jorden, hun siger.

En ingrediens er cellulosegummi (carboxymethylcellulose, eller CMC), et fortykningsmiddel og en emulsion, der sædvanligvis stammer fra træmasse eller bomuldsforarbejdende biprodukter og bruges i forskellige fødevarer herunder is. Tilføjet til hydrogel er grafenoxidlignende kulstofprikker syntetiseret fra biomasse ved hjælp af mikrobølgeovn. Hydrogelkompositterne hærdes derefter med UV -lys, en mild proces, der finder sted i vand ved stuetemperatur.

Hydrogels består af et netværk af polymerkæder, der ikke kun absorberer vand, men også indsamle molekyler og ioner ved hjælp af elektrostatiske interaktioner - en proces kendt som adsorption. Hakkarainen siger, at den nye proces også forstærker stabiliteten af ​​hydrogelkompositterne, så de kan overleve almindelige hydrogeler til gentagne cyklusser med vandrensning.

Graphenoxid er blevet et foretrukket tilsætningsstof til denne blanding, på grund af dets høje adsorptionskapacitet, men miljøomkostningerne ved grafenoxidproduktion er høje.

"Graphenoxid er et godt adsorbent, men produktionsprocessen er hård, "siger hun." Vores rute er baseret på almindelige biobaserede råvarer og betydeligt mildere processer med mindre indvirkning på miljøet. "

Grafen stammer fra grafit, en krystallinsk form for kulstof, som de fleste mennesker ville genkende som "bly" i blyanter. I oxideret form kan den bruges i hydrogeler, men oxidationsprocessen kræver hårde kemikalier og betingelser. Syntetisering af grafen fra biomasse kræver ofte temperaturer på op til 1300C.

Derimod, forskerne på KTH fandt en måde at kulbrinte biomasse ved meget lavere temperaturer. De reducerede natrium lignosulfat, et biprodukt fra træmasse, ned i carbonflager ved at opvarme det i vand i en mikrobølgeovn. Vandet bringes til 240C, og den opbevares ved den temperatur i to timer.

I sidste ende producerede de efter en oxidationsproces carbonprikker på omkring 10 til 80 nanometer i diameter, som derefter blandes med den methakrylerede CMC og behandles med UV-lys til dannelse af hydrogel.

"Dette er en enkel, bæredygtigt system, "Hakkarainen siger." Det fungerer også, hvis ikke bedre, end hydrogel -systemer, der i øjeblikket er i brug. "