Genanvendelige carbon nanorør kan være fremtidens vandfilter

En ny klasse af kulstof nanorør kunne være næste generations oprydningsmandskab for giftigt slam og forurenet vand, siger forskere ved Rochester Institute of Technology.

Forbedrede enkeltvæggede carbon-nanorør tilbyder en mere effektiv og bæredygtig tilgang til vandbehandling og -rensning end standardindustrimaterialerne-siliciumgeler og aktivt kul-ifølge et papir, der blev offentliggjort i marts-udgaven af Miljøvidenskab Vand:Forskning og teknologi .

RIT-forskerne John-David Rocha og Reginald Rogers, forfatterne til undersøgelsen, demonstrere potentialet af denne nye teknologi til at rense forurenet vand. Deres arbejde anvender kulstofnanorør til miljøproblemer på en specifik ny måde, der bygger på næsten to årtiers forskning i nanomateriale. Nanorør er mere almindeligt forbundet med brændselscelleforskning.

"Dette aspekt er nyt - at tage viden om carbon nanorør og deres egenskaber og indse, med nye behandlings- og karakteriseringsteknikker, de fordele, nanorør kan give til at fjerne forurenende stoffer til vand, " sagde Rocha, adjunkt på School of Chemistry and Materials Science i RIT's College of Science.

Rocha og Rogers fremmer nanorørteknologi til miljøsanering og vandfiltrering til hjemmebrug.

"Vi har vist, at vi kan regenerere disse materialer, " sagde Rogers, assisterende professor i kemiteknik ved RITs Kate Gleason College of Engineering. "I fremtiden, når dit vandfilter endelig bliver mættet, sæt det i mikrobølgeovnen i cirka fem minutter, og urenhederne fordamper."

Carbon nanorør er lagerenheder, der måler omkring 50, 000 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår. Kulstof reduceret til nanoskalaen trodser fysikkens regler og opererer i en verden af ​​kvantemekanik, hvor små materialer bliver mægtige.

"Vi kender kulstof som grafit til vores blyanter, som diamanter, som sod, " sagde Rocha. "Vi kan omdanne den sod eller grafit til et nanometer-type materiale kendt som grafen."

Et enkeltvægget kulstof nanorør dannes, når et ark grafen rulles sammen. Den fysiske ændring ændrer materialets kemiske struktur og bestemmer, hvordan det opfører sig. Resultatet er "et af de mest varmeledende og elektrisk ledende materialer i verden, " sagde Rocha. "Dette er egenskaber, der kun kommer i spil, fordi de er på nanometerskalaen."

RIT-forskerne skabte nye teknikker til at manipulere de små materialer. Rocha udviklede en metode til isolering af høj kvalitet, enkeltvæggede kulstof nanorør og til at sortere dem efter deres halvledende eller metalliske egenskaber. Rogers omfordelte de rene carbon nanorør til tynde papirer, der ligner carbon-kopipapir.

"Når papirerne er dannet, nu har vi adsorbenten - hvad vi bruger til at trække forurenende stoffer ud af vandet, " sagde Rogers.

Filtreringsprocessen fungerer, fordi "kulstof nanorør ikke kan lide vand, "tilføjede han. Kun de organiske forurenende stoffer i vandet klæber til nanorøret, ikke vandmolekylerne.

"Denne type ansøgning er ikke blevet lavet før, " sagde Rogers. "Nanorør brugt i denne henseende er nyt."