Penapis Air Menghapus Logam Toksik Dengan Arang Dan Whey

Penapis air baru boleh mengeluarkan ion logam berat beracun dan bahan radioaktif hanya dalam satu pas.

Membran penapis adalah hibrid dua bahan kos rendah: serat protein whey dan arang diaktifkan. Teknologi mudah mengatasi beberapa kelemahan kaedah sedia ada, yang biasanya mahal dan hanya dapat menghapus elemen tertentu atau mempunyai kapasiti penapis yang sangat kecil.

"Projek ini merupakan salah satu perkara yang paling penting yang pernah saya lakukan," kata Raffaele Mezzenga, seorang profesor bahan makanan dan bahan lembut di ETH Zurich. Dia dan rakan sekerja Sreenath Bolisetty menggambarkan teknologi dalam jurnal Alam Nanoteknologi.

Di tengah-tengah sistem penapisan adalah sejenis membran hibrid baru yang terdiri daripada arang aktif dan serat protein whey protein yang tegar. Kedua-dua komponen adalah murah dan mudah untuk menghasilkan.

Protein whey adalah denatured, yang menyebabkan mereka meregang, dan pada akhirnya datang bersama-sama dalam bentuk fibril amiloid. Bersama dengan karbon aktif, serat-serat ini diterapkan pada bahan substrat yang sesuai, seperti kertas penapis selulosa. Kandungan karbon adalah peratus 98, dengan hanya peratus 2 yang dihasilkan oleh protein.

grafik langganan dalaman

Mengembalikan emas berharga

Membran hibrid ini menyerap pelbagai logam berat dengan cara yang tidak spesifik, termasuk elemen yang berkaitan dengan industri, seperti timbal, merkuri, emas, dan palladium. Walau bagaimanapun, ia juga menyerap bahan radioaktif, seperti uranium atau fosforus-32, yang berkaitan dengan sisa nuklear atau terapi kanser tertentu.

Membran juga menghilangkan sianida logam yang sangat toksik dari air. Kelas bahan ini termasuk sianida emas, yang biasa digunakan dalam industri elektronik untuk menghasilkan trek pengalir di papan litar.

membran ini menyediakan cara yang mudah untuk menapis dan pulih emas, oleh itu sistem penapis boleh satu hari memainkan peranan penting dalam kitar semula emas juga.

"Keuntungan yang dihasilkan oleh emas pulih adalah lebih daripada 200 kali kos membran hibrid," kata Mezzenga.

Bagaimana ia berfungsi

Proses penapisan sangat mudah: Air yang tercemar ditarik melalui membran dengan vakum.

"A vakum cukup kuat boleh dihasilkan dengan pam tangan yang mudah," kata Mezzenga, "yang akan membenarkan sistem untuk beroperasi tanpa bekalan elektrik."

Sistem ini hampir tidak terhingga berskala, menjadikannya kos efektif untuk mencatat jumlah besar air.

Sebagai bahan toksik ditarik melalui penuras, mereka "melekat" terutamanya kepada serat protein, yang mempunyai banyak tapak mengikat di mana ion logam individu boleh dok. Walau bagaimanapun, kawasan permukaan besar arang yang diaktifkan juga boleh menyerap sejumlah besar toksin, yang melambatkan ketepuan membran.

Di samping itu, serat protein meminjamkan kekuatan mekanikal ke membran dan pada suhu tinggi membolehkan ion yang terperangkap menjadi bahan kimia diubah menjadi nanopartikel logam berharga.

kapasiti yang sangat tinggi

Mezzenga bersemangat mengenai kapasiti penapis membran hibrid ini. Dalam ujian dengan merkuri klorida, sebagai contoh, kepekatan merkuri di dalam turasan jatuh sebanyak lebih daripada 99.5 peratus.

kecekapan adalah lebih tinggi dengan toksik kalium emas cyanide majmuk, di mana 99.98 peratus daripada kompaun itu terikat kepada membran, atau dengan garam plumbum, di mana keberkesanan adalah lebih besar daripada 99.97 peratus. Dan dengan uranium radioaktif, 99.4 peratus daripada kepekatan asal terikat semasa penapisan.

"Kami mencapai nilai tinggi ini dalam hanya satu laluan," kata Bolisetty.

Juga atas pelbagai pas, membran hibrid menapis bahan-bahan toksik dengan tahap kebolehpercayaan yang tinggi. Walaupun kepekatan merkuri dalam turasan meningkat dengan faktor 10 dari 0.4 ppm (bahagian per juta) untuk 4.2 ppm selepas 10 berlalu, kuantiti protein yang digunakan adalah sangat rendah.

Untuk menyaring setengah liter air yang tercemar, para penyelidik menggunakan selaput seberat hanya 10 gram, di mana 7 peratus berat terdiri daripada serat protein.

"Satu kilo protein whey akan mencukupi untuk membersihkan 90,000 liter air," kata Mezzenga.

Ini menunjukkan kecekapan boleh ditingkatkan dengan menambah lebih banyak kandungan protein dalam membran, tambah beliau, menekankan fleksibiliti pendekatan baru ini.

Mezzenga, yang telah mematen teknologi itu, yakin penapis akan menemui jalannya ke pasaran.

"Terdapat banyak aplikasi untuk itu, dan air adalah salah satu masalah yang paling mendesak yang kita hadapi hari ini," tambahnya.

sumber: ETH Zurich

Tempah berkaitan:

at InnerSelf Market dan Amazon