К основному контенту

Гидрогель для очистки воды


Доступ к чистой воде затруднен по мере увеличения численности населения и воздействия загрязнения на источники пресной воды. Разрабатываемые в настоящее время устройства, которые очищают грязную воду с помощью солнечного света, могут производить только до нескольких галлонов воды в день. Но теперь исследователи из ACS Central Science сообщают, как губки из люфы вдохновили на создание пористого гидрогеля, питаемого солнечным светом, который потенциально может очищать достаточно воды, чтобы удовлетворить чьи-то ежедневные потребности, даже когда облачно.


Ранее исследователи предполагали, что испарение под действием солнечного света может быть низкоэнергетическим способом очистки воды, но этот подход не работает, когда облачно. Одним из решений могут быть чувствительные к температуре гидрогели, в частности, поли( N - изопропилакриламид) (PNIPAm), которые переключаются с поглощения воды при более низких температурах на ее отталкивание при нагревании. Однако обычные гели PNIPAm не могут генерировать чистую воду достаточно быстро, чтобы удовлетворить ежедневные потребности людей.из-за закрытых пор. И наоборот, натуральная мочалка, которую многие люди используют для отшелушивания в душе, имеет большие, открытые и взаимосвязанные поры. Итак, Родни Пристли, Сяохуэй Сюй и их коллеги хотели воспроизвести структуру люфы в гидрогеле на основе PNIPAm, получив материал, который мог бы быстро поглощать воду при комнатной температуре и быстро выделять очищенную воду при нагревании солнечными лучами при ярком или пасмурном свете . условия .


Исследователи использовали смесь воды и этиленгликоля в качестве уникальной полимеризационной среды для создания гидрогеля PNIPAm с открытой структурой пор, похожей на

Пористый гидрогель, вдохновленный губками из люфы, поглощает загрязненную воду при комнатной температуре, а затем быстро выделяет очищенную воду при нагревании. Источник: адаптировано из ACS Central Science 2023, DOI: 10.1021/acscentsci.2c01245 натуральную мочалку. Затем они покрыли внутренние поры непрозрачного гидрогеля полидофамином (PDA) и поли(сульфобетаинметакрилатом) (PSMBA) и протестировали этот материал с использованием искусственного света, эквивалентного мощности солнца. Он поглощал воду комнатной температуры .и при нагревании искусственным светом высвобождало 70% хранящейся в нем воды за 10 минут — скорость в четыре раза выше, чем у поглощающего геля, о котором сообщалось ранее. Исследователи говорят, что при такой скорости материал может удовлетворить ежедневные потребности человека. А в условиях низкой освещенности, воспроизводящих частично облачное небо, материалу потребовалось от 15 до 20 минут, чтобы высвободить такое же количество накопленной воды.


Наконец, новый материал, похожий на мочалку, был протестирован на образцах, загрязненных органическими красителями, тяжелыми металлами, маслом и микропластиком. Во всех тестах гель сделал воду существенно чище. Например, в ходе двух циклов обработки образцы воды с содержанием хрома около 40 частей на миллион (частей на миллион) были поглощены, а затем выпущены с содержанием хрома менее 0,07 частей на миллион — допустимый предел для питьевой воды. Исследователи говорят, что созданная ими уникальная структура гидрогеля может быть полезна в других областях, таких как доставка лекарств, интеллектуальные датчики и химическое разделение.

Комментарии

Популярные сообщения из этого блога

Аэрогель, который не горит полчаса при температуре 1300 град

Китайские ученые разработали метод поверхностной нанокристаллизации для создания аэрогеля на основе натурального дерева с лучшей теплоизоляцией и огнестойкостью. Древесина обладает множеством выдающихся свойств благодаря своей ориентированно-пористой структуре, среди которых низкая теплопроводность привлекла исследователей к разработке древесноподобных аэрогелей в качестве теплоизоляционных материалов. По словам исследовательской группы под руководством Ю Шухонга из Университета науки и технологий Китая, этот материал может выдерживать пламя высокой температуры в 1300 градусов по Цельсию и не загораться в течение как минимум 20 минут. Исследователи использовали метод поверхностной нанокристаллизации с природной биомассой и минералами в качестве ингредиентов , чтобы инертные к поверхности и слабо взаимодействующие частицы древесины лучше собирались для создания аэрогеля. Полученный аэрогель, вдохновленный древесиной, имеет структуру каналов, аналогичную структуре натурального дерева, чт...

Ртуть как топливо для двигателей будущего: Реальность или фантастика?

В последние десятилетия ученые и инженеры активно ищут альтернативные источники энергии и топлива для двигателей. Среди множества идей, включая ядерные, водородные и электрические технологии, периодически возникают экзотические концепции, такие как использование ртути в качестве топлива для будущих двигателей. Но насколько это реалистично, и какие перспективы у такого подхода? Что такое ртуть и почему она рассматривается как возможное топливо? Ртуть — это тяжелый металл, уникальный тем, что при комнатной температуре она находится в жидком состоянии. Её химические и физические свойства делают этот элемент интересным для различных исследований, включая область энергетики. Одним из ключевых факторов, который делает ртуть потенциальным топливом, является её высокая плотность, а также реакционная способность в некоторых условиях. Кроме того, ртуть обладает очень высоким атомным номером (80), что открывает возможность её использования в сложных ядерных процессах или для создания электрическо...

Вода из воздуха? Это реально!

Альтернативный метод добычи питьевой воды предложил Яги и его команда. Для извлечения воды из воздуха они посоветовали использовать металл-органические каркасы (МОК). Яги, один из создателей МОК, два года назад нашел, что похожий материал, состоящий из циркония и адипиновой кислоты, средства для удаления накипи, поглощает не водород, метан либо иные виды газов, а молекулы воды. По своей структуре они похожи на пчелиные соты. МОК представляет из себя сложный полимерный материал, обладающий очень высокой пористостью и прочностью. МОК используют сегодня для улавливания и удержания водорода либо углекислоты. Но Яги заметил, что если изготовить их из циркония и адипиновой кислоты, то они будут улавливать не газы, а молекулы воды. Именно это дало ему смелость представить, что таким методом можно извлечь воду из воздуха. Яги вместе с разработчиками из MIT создал довольно простой и доступный «генератор воды». Работает он крайне примитивно — «песок» из частиц МОК поглощает воду из воздуха, а св...