Egy új vízszűrő egyetlen méréssel képes eltávolítani a mérgező nehézfém-ionokat és a radioaktív anyagokat.
A szűrőmembrán két olcsó anyag hibridje: tejsavófehérje-szálak és aktív szén. Az egyszerű technológia kiküszöböli a létező módszerek számos hátrányát, amelyek általában drágák, és csak egy adott elemet képesek eltávolítani, vagy nagyon kicsi a szűrőkapacitásuk.
"A projekt az egyik legfontosabb dolog, amit valaha is megtehettem" - mondja Raffaele Mezzenga, az ETH Zürich élelmiszer- és puha anyagok professzora. Sreenath Bolisetty és munkatársa leírják a technológiát a folyóiratban Természet Nanotechnológia.
A szűrőrendszer középpontjában egy új típusú hibrid membrán áll, amely aktív szénből és kemény, merev tejsavófehérje szálakból áll. A két alkatrész olcsó és egyszerűen előállítható.
A tejsavófehérjék denaturálódnak, ami miatt megnyúlnak, és végül amiloid fibrillák formájában állnak össze. Aktivált szénnel együtt ezeket a szálakat egy megfelelő hordozóanyagra, például cellulózszűrő papírra viszik fel. A széntartalom 98 százalék, csupán 2 százalékot tesz ki a fehérje.
Visszanyeri az értékes aranyat
Ez a hibrid membrán nem specifikus módon szívja fel a különféle nehézfémeket, beleértve az iparilag releváns elemeket, például az ólmot, a higanyot, az aranyat és a palládiumot. Abszorbeálja azonban a radioaktív anyagokat is, például az uránt vagy a foszfor-32-et, amelyek relevánsak a nukleáris hulladékban vagy egyes rákos terápiákban.
A membrán emellett kiküszöböli a vízből a nagyon mérgező fémcianidokat. Ez az anyagosztály magában foglalja az arany-cianidot, amelyet az elektronikai iparban gyakran használnak áramköri lapokon vezetősávok előállításához.
A membrán egyszerű módszert kínál az arany kiszűrésére és visszanyerésére, így a szűrőrendszer egy nap fontos szerepet játszhat az arany újrafeldolgozásában is.
"A visszanyert arany által termelt nyereség több mint 200-szorosa a hibrid membrán költségeinek" - mondja Mezzenga.
Hogyan működik?
A szűrési folyamat rendkívül egyszerű: A szennyezett vizet vákuum segítségével húzzák át a membránon.
"Megfelelően erős vákuumot lehet előállítani egy egyszerű kézi szivattyúval" - mondja Mezzenga -, amely lehetővé tenné a rendszer áramellátása nélküli működését. "
A rendszer szinte végtelenül méretezhető, így költséghatékony nagy mennyiségű vizet reszelni.
Amint a szűrőn keresztül mérgező anyagok húzódnak, elsősorban a fehérjeszálakhoz tapadnak, amelyek számos kötőhellyel rendelkeznek, ahol az egyes fémionok kiköthetnek. Az aktív szén nagy felülete azonban nagy mennyiségű toxint is képes felszívni, ami késlelteti a membránok telítettségét.
Ezenkívül a fehérjeszálak mechanikai szilárdságot kölcsönöznek a membránnak, és magas hőmérsékleten lehetővé teszik a csapdába esett ionok kémiai átalakítását értékes fém nanorészecskékké.
Nagyon nagy kapacitás
Mezzenga lelkes a hibrid membrán szűrőkapacitása miatt. Például higany-kloriddal végzett vizsgálatok során a szűrletben lévő higanykoncentráció több mint 99.5 százalékkal csökkent.
A hatékonyság még nagyobb volt egy mérgező kálium-arany-cianid vegyülettel, ahol a vegyület 99.98 százaléka kötődött a membránhoz, vagy ólomsókkal, ahol a hatékonyság nagyobb volt, mint 99.97 százalék. Radioaktív uránnal az eredeti koncentráció 99.4 százaléka kötődött a szűrés során.
"Ezeket a magas értékeket egyetlen menetben értük el" - mondja Bolisetty.
A hibrid membrán többszörös áthaladás esetén is nagy megbízhatósággal kiszűri a mérgező anyagokat. Noha a szűrletben a higany koncentrációja 10-szeresére nőtt 0.4 ppm-ről (4.2 millió rész) 10 ppm-re XNUMX átadás után, a felhasznált fehérje mennyisége rendkívül alacsony volt.
Fél liter szennyezett víz szűrésére a kutatók egy mindössze egy gramm tömegű membránt használtak, amelynek 10 tömegszázalékát fehérjeszálak alkották.
"Egy kiló tejsavófehérje elegendő lenne 90,000 XNUMX liter víz megtisztításához" - mondja Mezzenga.
Ez azt sugallja, hogy a hatékonyság növelhető a membrán több fehérjetartalmának hozzáadásával - teszi hozzá, hangsúlyozva ennek az új megközelítésnek a rugalmasságát.
Mezzenga, aki szabadalmaztatta a technológiát, bízik abban, hogy a szűrő utat fog találni a piacon.
"Számos alkalmazás létezik rá, és a víz az egyik legsürgetőbb probléma, amellyel ma szembesülünk" - teszi hozzá.
Forrás: ETH Zürich
Kapcsolódó könyv:
at InnerSelf Market és Amazon
