Magnetiske nanopartikler med ioniske væsker til vandrensning

I mange dele af verden, adgang til rent drikkevand er langt fra sikker. Filtrering af store mængder vand, imidlertid, er langsom og upraktisk. I journalen Angewandte Chemie , forskere har introduceret en ny vandrensningsmetode baseret på magnetiske nanopartikler belagt med en såkaldt "ionisk væske", der samtidig fjerner organisk, uorganisk, og mikrobielle kontaminanter, samt mikroplast. Nanopartiklerne fjernes derefter let med magneter.

Anført af Carsten Streb, Robert Guttel, og Scott G. Mitchell, forskere fra University of Ulm, Helmholtz Instituttet i Ulm (Tyskland), og CISC-Universidad de Zaragoza (Spanien) udviklede en alternativ tilgang omkring nanopartikler med en kerne af magnetisk jernoxid og en skal af porøs siliciumdioxid. Nanopartiklernes overflader blev belagt med et lag af en ionisk væske. En ionisk væske er et salt, der er i sin smeltede tilstand ved stuetemperatur, gør det til en væske uden brug af opløsningsmiddel. Den ioniske væske, som forskerne bruger, er baseret på polyoxometallater (POM'er) - metalatomer bundet ind i et tredimensionelt netværk af oxygenatomer. I dette tilfælde var det foretrukne metal wolfram, fordi polyoxotungstatanionerne kan binde til tungmetaller. Som modioner, forskerne brugte voluminøse tetraalkylammoniumkationer med antimikrobielle egenskaber. De resulterende ioniske væsker danner stabile tynde lag (understøttede ioniske væskefaser) på den porøse siliciumdioxidoverflade af nanopartiklerne. Når den først er fyldt med forurenende stoffer, nanopartiklerne kan simpelthen udvindes fra vand med magneter.

I laboratorietests, nanopartiklerne fjernede pålideligt bly, nikkel, kobber, krom, og koboltioner, samt et farvestof kaldet Patent Blue V som model for organiske urenheder. Væksten af ​​forskellige bakterier blev også effektivt stoppet. Ud over, nanopartiklerne fæstede sig til overfladen af ​​polystyrenkugler med diametre fra 1 til 10 µm - en model for mikroplastik - som derefter kunne fjernes kvantitativt.

Justering af komponenterne i nanopartiklerne skulle give mulighed for yderligere optimering af deres egenskaber, gør de magnetiske nanopartikler til et meget lovende udgangspunkt for både centrale og decentrale vandrensningssystemer. Dette ville give mulighed for nem rensning af store mængder vand, selv uden omfattende infrastruktur.