Et vandbehandlingsgennembrud, inspireret af et havdyr

Inspireret af Actinia , en havorganisme, der fanger sit bytte med sine tentakler, et team af forskere har udviklet en metode til effektiv behandling af vand.

Forskningen, et samarbejde mellem Yales laboratorier Menachem Elimelech og Huazhang Zhao fra Peking University, brugt et materiale kendt som nanokoagulant til at befri vand for forurenende stoffer. Ved at fjerne en bred vifte af forurenende stoffer i et enkelt trin, opdagelsen lover en væsentlig forbedring af den århundreder gamle brug af koagulanter til vandbehandling. Resultaterne offentliggøres i dag i Natur nanoteknologi .

Når det tilsættes vand, konventionelle koagulanter såsom aluminiumsulfat og andre metalliske salte fjerner større partikler fra vand ved at få dem til at gruppere sig i større formationer og bundfælde. Fordi disse koagulanter ikke fjerner mindre partikler opløst i vand, yderligere behandlingsmetoder er nødvendige. Anvender flere teknologier til vandbehandling, imidlertid, er dyrt, energikrævende og kan kræve en stor mængde jord. At skabe en effektiv og nem at betjene teknologi til at fjerne alle forurenende stoffer fra vandet er nøglen til at imødegå den globale vandknaphed.

Forskerholdet syntetiserede en roman, meget stabilt nanokoagulant, der adskiller sig fra konventionelle koagulanter i struktur, præstation og adfærd. Ud over at fjerne suspenderede partikler, denne nanokoagulant fjerner også små opløste forurenende stoffer.

"Nanokoagulantens opførsel styres af dens struktur, " sagde Ryan DuChanois, en ph.d. elev i Elimelechs laboratorium. "Under visse betingelser, nanokoagulanten opretholder en struktur, der gør det muligt at opbevare det over tid."

Actinia er en søanemone med en kugleformet krop, der har fangarme, der trækker sig tilbage, mens de hviler og strækker sig, mens de fanger sit bytte. Med dette marine rovdyr som deres model, forskerne syntetiserede koagulanten, bruge organiske og uorganiske komponenter til at replikere strukturen af Actinia .

Svarende til Actinia , nanokoagulanten har en kerne-skal struktur, der vender vrangen ud i vand. Skallen destabiliserer og indfanger større suspenderede partikler, mens den blottede kerne fanger den mindre, opløste. Det fjerner et bredt spektrum af forurenende stoffer, fra spormikroforurenende stoffer til større partikler - hvoraf mange unddrager sig konventionelle metoder og udgør betydelige folkesundhedsproblemer.

"Evnen til at fjerne nitrat var ret overraskende, da traditionelle vandkoagulanter udviser ubetydelig fjernelse af nitrat, sagde Elimelek, Roberto C. Goizueta professor i kemi- og miljøteknik. Det er også afgørende for vandbehandling, da nitratforurening er forbundet med 'blue-baby' syndrom, en potentielt dødelig tilstand, der rammer små børn i nogle dele af verden.

Fordi det er en et-trins proces, Professor Huazhang Zhao fra Peking University sagde:arbejdet lover at erstatte de nuværende vandbehandlingsmetoder og reducere driftsomkostningerne til vandbehandlingen væsentligt. "Det åbner også døre for fremstilling af 'smarte' materialer, der kan transformere konfiguration og funktion som svar på dets miljø, " han sagde.