We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Naukowcy szukający sposobu na usunięcie zanieczyszczeń ze ścieków przemysłowych wymyślili sprzeczne z intuicją rozwiązanie: użyj wadliwego filtra.
Budowanie bardziej porowatego filtra
Naukowcy z Rice University w Teksasie ujawnili nowy rodzaj filtra do wchłaniania zanieczyszczeń ze ścieków przemysłowych, który nie jest tak doskonały jak poprzednie filtry i o to właśnie chodzi.
ZOBACZ TAKŻE: W BADANIU WYSOKIE POZIOMY MIKROPLASTIKÓW W WODZIE BUTELKOWEJ
W nowej pracy opublikowanej w czasopiśmie American Chemical Society ACS Zrównoważona chemia i inżynieria, Michael Wong, Chelsea Clark i ich zespół z Rice University pokazali, że jeśli chodzi o wchłanianie kwasu perfluorooktanosulfonowego (PFOS), nieporowate nie zawsze są lepsze.
Opracowali nowy rodzaj wysoce porowatego filtra z nanomateriałów, który nazwali szkieletem metaloorganicznym (MOF), który wchłaniał PFOS z zanieczyszczonej wody szybciej niż inne filtry. Co więcej, kiedy wprowadzili do materiału dziury wielkości nanometrów - zwykle uważane za defekty - w materiale, odkryli, że MOF może pomieścić jeszcze więcej PFOS niż wcześniej.
„Robimy krok we właściwym kierunku w kierunku opracowywania materiałów, które mogą skutecznie oczyszczać ścieki przemysłowe na poziomie części na miliard i części na milion całkowitego zanieczyszczenia PFAS, co jest bardzo trudne przy użyciu obecnych technologii, takich jak aktywowany granulatem systemy oparte na węglu lub osadzie czynnym ”- powiedział Wong, profesor chemii i przewodniczący Wydziału Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej Rice'a.
Kwas perfluorooktanosulfonowy
PFOS jest powszechnym zanieczyszczeniem występującym w przetwórstwie przemysłowym i był stosowany w produktach konsumenckich od dziesięcioleci jako związek odporny na plamy dodawany do tkanin, wykładzin itp. Wykazano, że jest toksyczny dla ludzi, najbardziej znanych członków rodziny. toksycznych chemikaliów zwanych substancjami per- i polifluoroalkilowymi (PFAS).
Został on ograniczony przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych, która opisuje PFAS jako „bardzo trwałe w środowisku i ludzkim ciele - co oznacza, że nie ulegają rozkładowi i mogą się gromadzić w czasie”, a PFOS był przedmiotem kilku główne procesy sądowe w Stanach Zjednoczonych.
Struktury metaloorganiczne
Według Wonga, MOF to trójwymiarowe struktury zbudowane z jonów metali i cząsteczek organicznych, które mogą samoorganizować się, gdy jony metali zaczną oddziaływać ze związkami organicznymi.
Mogą rozwinąć się w wyrafinowane struktury, które są bardzo porowate, ale okazały się obiecujące w filtrowaniu innych chemikaliów, więc Wong uważał, że MOF byłyby dobrym kandydatem do rekultywacji PFOS.
W szczególności MOF okazały się bardzo skuteczne w wychwytywaniu określonych cząsteczek docelowych i mogą przechowywać je w znacznych ilościach. Na przykład pojedynczy gram niektórych MOF może mieć większą powierzchnię niż boisko do piłki nożnej.
Co ważniejsze, chemicy mogą zmieniać strukturę, rozmiary porów i funkcje MOF podczas syntezy, umożliwiając bardziej precyzyjne ukierunkowanie na określone zanieczyszczenia.
To był proces, który Clark zastosował w celu wprowadzenia bardziej chłonnych właściwości do dobrze udokumentowanego MOF znanego jako UiO-66. Zmieniając ilość kwasu solnego podczas syntezy, dodała do filtra PFOS „defekty”, które okazały się tak skuteczne w absorbowaniu niebezpiecznych zanieczyszczeń.
„Defekty o dużych porach są w zasadzie ich własnymi miejscami adsorpcji PFAS poprzez interakcje hydrofobowe” - powiedział Clark. „Poprawiają właściwości adsorpcyjne, zwiększając przestrzeń dla cząsteczek PFAS”.
