Magnetiske nanopartikler letter fjernelse af mikroforureninger fra spildevand

Mikroforurenende stoffer belaster vores vandløb betydeligt, men at fjerne dem fra spildevand kræver betydelige tekniske ressourcer. Nu, ETH -forskere har udviklet en tilgang, der gør det muligt effektivt at fjerne disse problematiske stoffer.

I vores hverdag, vi bruger alle et væld af kemiske stoffer, herunder kosmetik, medicin, p -piller, plantegødning og rengøringsmidler - som alle er med til at gøre vores liv lettere. Imidlertid, brugen af ​​sådanne produkter har en negativ indvirkning på miljøet, fordi mange af dem ikke kan fjernes helt fra spildevand på dagens vandrensningsanlæg. Som mikropollutanter, de ender i sidste ende i miljøet, hvor de belaster fauna og flora i vores vandløb.

Som led i en revision af vandbeskyttelsesloven, Folketinget besluttede derfor i 2014 at tilpasse et yderligere rensningstrin til udvalgte vandrensningsanlæg inden 2040 med henblik på at fjerne mikroforureninger. Selvom finansieringen hertil i princippet er sikret, projektet udgør en udfordring for fabriksoperatører, fordi det kun er muligt at fjerne de kritiske stoffer ved hjælp af komplekse procedurer, som typisk er baseret på ozon, aktivt kul eller lys.

Nanopartikler hjælper nedbrydning

Nu, forskere ved ETH Zürichs Institut for Robotik og Intelligente Systemer har udviklet en elegant tilgang, der lettere kunne fjerne disse stoffer. Brug af multiferroiske nanopartikler, det er lykkedes dem at fremkalde nedbrydning af kemiske rester i forurenet vand. Her, nanopartiklerne er ikke direkte involveret i den kemiske reaktion, men fungerer snarere som en katalysator, fremskynde omdannelsen af ​​stofferne til harmløse forbindelser.

"Nanopartikler som disse bruges allerede som katalysator i kemiske reaktioner i mange industriområder, "forklarer Salvador Pané, der har spillet en central rolle i at fremme denne forskning i sin egenskab af seniorforsker. "Nu, det er lykkedes os at vise, at de også kan være nyttige til rensning af spildevand. "

En reduktion på 80 procent

Til deres eksperimenter, forskerne brugte vandige opløsninger indeholdende spormængder af fem almindelige lægemidler. Forsøgene bekræftede, at nanopartiklerne kan reducere koncentrationen af ​​disse stoffer i vand med mindst 80 procent. Fajer Mushtaq, en doktorand i gruppen, understreger betydningen af ​​disse resultater:"Disse stoffer omfattede også to forbindelser, der ikke kan fjernes ved hjælp af den konventionelle ozonbaserede metode."

"Bemærkelsesværdigt, vi er i stand til præcist at indstille nanopartiklernes katalytiske output ved hjælp af magnetfelter, "forklarer Xiangzhong Chen, en postdoc, der også deltog i projektet. Partiklerne har en koboltferritkerne omgivet af en vismutferritskal. Hvis der anvendes et eksternt skiftevis magnetfelt, nogle områder af partikeloverfladen optager positive elektriske ladninger, mens andre bliver negativt ladede. Disse ladninger fører til dannelse af reaktive iltarter i vand, som nedbryder de organiske forurenende stoffer til harmløse forbindelser. De magnetiske nanopartikler kan derefter let fjernes fra vand ved hjælp af magnetfelt, siger Chen.

Positive svar fra industrien

Forskerne mener, at den nye tilgang er lovende, der henviser til dens lettere tekniske implementering end ozonbaseret spildevandsrensning, for eksempel. "Spildevandsindustrien er meget interesseret i vores resultater, "siger Pané.

Imidlertid, det vil tage et stykke tid, før metoden kan anvendes i praksis, da det hidtil kun er undersøgt i laboratoriet. I hvert fald, Mushtaq siger, at der allerede er givet godkendelse til et BRIDGE -projekt i fællesskab finansieret af Swiss National Science Foundation og Innosuisse med henblik på at understøtte metodens overførsel til praktiske applikationer. Ud over, der er allerede planer om at etablere et spin-off selskab, hvor forskerne agter at udvikle deres idé til at markedsføre modenhed.