Strategisk formulering af almindelig cement kan have stor indflydelse på vandrensning

Forskere har fundet den rigtige formel til at blande en cement, der fungerer dobbelt som et strukturelt materiale, og en passiv fotokatalytisk vandrenser med et indbygget genopfyldningsmiddel:Slib blot materialets overflade ned for at genopfriske den fotokatalytiske kvalitet.

De fandt denne opskrift ved hjælp af et par meget præcise fysiske laboratorieeksperimenter, hvis data derefter blev stærkt forstærket ved hjælp af en beregningsmetode kaldet kombinatorik, der testede tusindvis af kombinationer af cementkompositter og deres fotokatalytiske kvaliteter.

Resultaterne, siger forskerne fra C-Crete Technologies og Rice University, angiver, at selve ingredienserne er vigtigere end cementens molekylære struktur eller partikelstørrelsen af ​​den anvendte fotokatalysator. Denne forskning giver ikke kun et vigtigt fund for cement - som behovet for at fremstille beton og dens primære ingrediens, cement, mere miljøvenlig er et mål for megen igangværende forskning - men metoden lover at udvikle andre miljøvenlige, multifunktionelle materialer.

Resultaterne kunne anvendes i cement brugt i "veje, bayous, kanaler, parkeringspladser, overalt, hvor vand, der skyller over betonens overflade, er udsat for sol, " siger Rouzbeh Shahsavari, præsident for C-Crete Technologies, hovedforfatter af papiret, der udkom online den 27. april i tidsskriftet Langmuir . "Da eksperimenter typisk er dyre, vanskeligt og tidskrævende, den spændende del af dette arbejde er, at vi nu kan analysere begrænsede eksperimentelle resultater med vores nye kombinatoriske tilgang og stadig opnå meningsfuld indsigt og sammenhænge, ​​som konventionelt ville være blevet opnået ved hundreder eller tusinder af eksperimenter."

"Bredt, denne metode kan anvendes til ikke kun cement- eller vandrensningsanvendelser, men andre områder inden for materialeopdagelse, der står over for begrænsede og sparsomme eksperimentelle data. Vi har udviklet en platformsteknologi, der hjælper udviklingsteams med at reducere omkostningerne ved deres R&D og komme med helt nye materialer med hidtil usete og multifunktionelle egenskaber." siger Shahsavari.

Forskerne brugte fem typer let tilgængelig cement, ni typer af fotokatalysatoren titaniumdioxid og to almindelige forurenende stoffer - methyl orange, et kræftfremkaldende stof, og dioxan, en mulig kræftfremkaldende forbindelse - som begge er almindeligt forekommende i drikkevand. Af de fem cementer Hvid Portland Cement, to typer af vulkansk aske-baserede Portland Cementer, og en kommercielt tilgængelig fotoaktiv cement viste sig alle at have den genopfyldelige fotokatalytiske kvalitet. Den mest almindelige cement, almindelig Portland Cement, gjorde ikke.

"I bund og grund, justering af cementsammensætning, herunder dens belit og ferrit, vil gå langt for fotokatalyse, mens de mekaniske egenskaber forbliver stort set uændrede. " siger Shahsavari.