Forskere arbejder på vandskelmoment i vandrensning

(PhysOrg.com) -- Forurenede vandløb, floder, søer og kommunalt vand kan snart få Wright State-behandlingen.

Sharmila Mukhopadhyay og hendes forskere er ved at udvikle "nano-børster" i næsten molekylær størrelse.

Disse uklare strukturer har børster, der består af tusindvis af små, vandmænd-lignende tråde. Det øgede overfladeareal af børstehårene, med passende belægninger, giver dem mulighed for at opføre sig som kraftfulde rengøringsmidler, der dræber bakterier og ødelægger forurenende stoffer, der forurener vandet.

"Det burde absolut virke, " sagde Mukhopadhyay, Ph.D., direktør for Wright State's Center for Nano-Scale Multifunctional Materials. "Jeg er ret begejstret for dette, fordi potentialet, Jeg ved, er enorm."

Behovet for effektivt at rense vand udvikler sig til et massivt globalt problem, efterhånden som menneskers og industriens forbrug af vand vokser.

FN anslår, at omkring 1,1 milliarder mennesker i øjeblikket mangler adgang til rent vand. Flere prognoser tyder på, at ferskvand kan blive "olie" i det 21. århundrede - dyrt, knappe og årsag til geopolitiske konflikter.

I USA, aldrende vandbehandlingsinfrastruktur kæmper for at holde trit med voksende trusler mod rentvandsforsyningen, gør vandrensning til en stor energiudgift. Teknologier som "nano-børsten" kan give en vis lindring.

Mukhopadhyay har indgået partnerskab med MetaMateria Technologies LLC og tre andre virksomheder i et forslag med titlen "Vandrensning ved hjælp af Nano-aktiverede løsninger." Forslaget modtog i alt $999, 998 fra Ohio Third Frontier-programmet. Hun arbejder også med flere andre universiteter, føderale laboratorier og lokale virksomheder for at udvide Wright State's engagement inden for rentvandsteknologier.

Mukhopadhyays forskning har resulteret i udviklingen af ​​de vandrensende nano-børster.

Forskellige materialer kan nedbrydes til nanopartikler og derefter fastgøres til børsternes børster.

For eksempel, sølvpartikler dræber bakterier ved kontakt uden at blive spredt som forurenende stoffer i vandet. Partikler af palladium nedbryder kulstoftetrachlorid og andre vandforurenende stoffer. Og partikler af titaniumoxid kan zappe forurenende stoffer, når de aktiveres af sollys.

Mukhopadhyay planlægger at fastgøre tre eller fire forskellige slags vandrensende partikler til nano-børsterne.

"Så samtidigt kan du kombinere flere miljøoprydningsapplikationer til en enkelt komponent, " sagde hun.

Børsterne kan bruges i ferskvandsforureningskontrol, i vandbehandlingsanlæg eller endda i små hjemmevandfiltre. De kunne også bruges i filtre, som soldater kunne bære for at rense vand i fjerntliggende ubebyggede områder.

Mukhopadhyay sagde, at nanorensningsanordningerne i sidste ende kan resultere i mindre rensningsanlæg, decentrale vandbehandlingsanlæg, miniaturiserede vandfiltre og generelt billigere og mere effektive rensesystemer.

Nogle af Mukhopadhyays nano-børster bliver i øjeblikket testet i laboratoriet til nær fremtidig udbredelse i marken. Hun sagde, at de kunne være i aktiv brug i lille skala inden for få år.

Nano-komponenterne har endda applikationer uden for vandrensning. For eksempel, de kunne potentielt bruges i biomedicinsk udstyr til at bekæmpe infektioner i implantatoperationer, reducere behovet for antibiotika.

"Vi udnytter ikke dette fuldt ud, ” sagde Mukhopadhyay. "Jeg føler, at hvis vi investerer mere i at udvikle denne teknologi, det kan virkelig have en positiv indvirkning på en lang række industriprodukter.”