Oczyszczanie wody za pomocą nanomagnesów

Może wydawać się mało prawdopodobnym sposobem oczyszczania wody pitnej, ale naukowcy z Rice University w Houston odkryli, że nanocząsteczki rdzy można wykorzystać do usunięcia arsenu za pomocą prostej fali magnesu.

Magnetyczne nanocząsteczki rdzy (przedstawione tutaj na czerwono i pomarańczowo) mają tendencję do wiązania się z arsenem. Naukowcy z Teksasu uważają, że te właściwości sprawiają, że są one idealne do usuwania arsenu z zanieczyszczonej wody studziennej za pomocą niewiele więcej niż magnesu. (Źródło: CBEN Rice University)

Arsen przykleja się do rdzy, mówi Vicki Colvin , chemik w Rice’s Center for Biological and Environmental Nanotechnology. A ponieważ rdza jest zasadniczo tlenkiem żelaza, zwykle jest magnetyczna, więc można ją wyciągnąć z wody za pomocą magnesu o małej mocy.

Technika ta jest bardzo obiecująca w leczeniu milionów studni, które obecnie uważa się za skażone niebezpiecznymi poziomami arsenu, mówi Colvin.

Rzeczywiście, według Banku Światowego, prawie 65 milionów ludzi jest zagrożonych problemami zdrowotnymi związanymi z arsenem, głównie z powodu skażonych studni. Sytuacja jest tak tragiczna, że ​​doprowadziła do stworzenia nagrody pieniężnej w wysokości 1 miliona dolarów, zwanej Wyzwanie Graingera , przyznawane każdemu, kto znajdzie praktyczne rozwiązanie usuwania arsenu ze studni w biednych krajach.

To nie tylko problem w krajach rozwijających się, mówi Proctor Reid, dyrektor programów w Narodowa Akademia Inżynierska , w Waszyngtonie, który ustanowił Grainger Challenge. Mówi, że w Nowym Meksyku są nawet studnie skażone arszenikiem.

Mówi, że rdza jest dobrze znana ze swojej zdolności do wiązania się z arsenem Scott Fendorf , naukowiec zajmujący się glebą na Uniwersytecie Stanforda. Wiele istniejących technik opiera się na tlenku żelaza jako zmiataczu, mówi.

Dodając nanocząsteczki rdzy do wody, tlenek żelaza może być jeszcze bardziej skuteczny i nie ma potrzeby stosowania drogiego sprzętu i skomplikowanych maszyn, mówi Colvin. Zmniejszając rozmiar, uzyskujesz dużą powierzchnię, co oznacza, że ​​potrzebujesz mniej materiału do obróbki treści.

Jednak do tej pory sądzono, że takie cząstki, które mają średnicę około 10 nanometrów, będą potrzebowały potężnych elektromagnesów, aby wygenerować wystarczająco silne pola, aby przezwyciężyć lokalne siły działające na małe cząstki.

Ale zespół Colvina, który opublikował swoje wyniki w czasopiśmie Nauka , pokazuje, że nawet magnesy o małej mocy mogą załatwić sprawę. Cząsteczki oddziałują magnetycznie, wyjaśnia. To pozwala im zachowywać się, przynajmniej magnetycznie, jak większy magnes, a zatem podlegać takiemu wpływowi.

Następnie Colvin i współpracownicy powtórzyli eksperyment, tym razem z wodą skażoną arszenikiem. Odkryli, że po usunięciu nanocząstek poziomy arsenu w wodzie zostały zredukowane do poziomów znacznie niższych od poziomów uznanych za bezpieczne przez Agencję Ochrony Środowiska.

Obecnie do usuwania arsenu stosuje się wiele różnych technik, od wirówek po systemy filtracyjne. Biorąc pod uwagę, że technologie usuwania arsenu często muszą być wdrażane w odległych obszarach o ograniczonym dostępie do energii, ważne jest, aby były one tak proste, jak to możliwe i nie wymagały elektryczności, mówi Reid.

Technika ryżu może zapewnić znacznie bardziej praktyczne podejście. Chociaż eksperymenty Colvin wykorzystywały stosunkowo drogie nanocząstki, jest przekonana, że ​​bardzo małe cząstki rdzy można łatwo i tanio wygenerować. Jeśli chodzi o magnesy, można je odzyskać z dysków twardych starych komputerów, z których wiele trafia do Azji Południowo-Wschodniej.

To ogólnie rzecz biorąc postęp w dziedzinie uzdatniania wody, mówi Fendorf. Ale zamiatanie arszeniku to tylko część problemu, mówi. Pozostaje duże pytanie, co zrobić z arszenikiem po wyjęciu go z wody. W końcu pozostaje zagrożeniem dla zdrowia.

ukryć