'N Nuwe waterfilter kan giftige swaarmetaalione en radioaktiewe stowwe in net een pas verwyder.
Die filtermembraan is 'n baster van twee laekoste-materiaal: wei-proteïenvesels en geaktiveerde houtskool. Die eenvoudige tegnologie oorkom verskeie nadele van bestaande metodes, wat tipies duur is en kan slegs 'n spesifieke element verwyder of 'n baie klein filterkapasiteit hê.
"Die projek is een van die belangrikste dinge wat ek ooit kon gedoen het," sê Raffaele Mezzenga, 'n professor van voedsel en sagte materiaal by ETH Zürich. Hy en kollega Sreenath Bolisetty beskryf die tegnologie in die tydskrif Natuur Nanotegnologie.
In die hart van die filtrasiestelsel is 'n nuwe tipe hibriedmembraan wat bestaan uit geaktiveerde houtskool en stewige, stewige weiproteïenvesels. Die twee komponente is goedkoop en maklik om te produseer.
Die weiproteïene word gedenatureer, wat veroorsaak dat hulle strek, en uiteindelik bymekaar kom in die vorm van amyloïedfibrille. Saam met geaktiveerde koolstof word hierdie vesels toegepas op 'n geskikte substraatmateriaal, soos 'n sellulose filterpapier. Die koolstofinhoud is 98 persent, met 'n blote 2 persentasie wat deur die proteïen gevorm word.
Herwin waardevolle goud
Hierdie bastermembraan absorbeer verskillende swaarmetale op 'n nie-spesifieke wyse, insluitend industriële relevante elemente, soos lood, kwik, goud en palladium. Dit absorbeer egter ook radioaktiewe stowwe, soos uraan of fosfor-32, wat onderskeidelik in kernafval of sekere kankerterapieë betrekking het.
Die membraan elimineer ook hoogs giftige metaal sianiede uit water. Hierdie klas materiaal sluit in goudsianied, wat algemeen in die elektroniese industrie gebruik word om geleierspore op stroombane te vervaardig.
Die membraan bied 'n eenvoudige manier om te filter en herstel die goud, so sê die filter stelsel kan eendag 'n belangrike rol in goud herwinning sowel.
"Die wins wat deur die herwinde goud gegenereer word, is meer as 200 keer die koste van die hibriedmembraan," sê Mezzenga.
Hoe dit werk
Die filtrasieproses is uiters eenvoudig: Besoedelde water word deur vakuum deur die membraan getrek.
" 'N sterk genoeg vakuum geproduseer kan word met 'n eenvoudige hand pomp," sê Mezzenga, "wat sou toelaat dat die stelsel te bedryf sonder elektrisiteit."
Die stelsel is byna oneindig skaalbaar, waardeur dit koste-effektief is om groot hoeveelhede water te lê.
Aangesien giftige stowwe deur die filter getrek word, stamp hulle hoofsaaklik die proteïenvesels, wat talle bindende plekke bevat waar individuele metaalione kan dok. Die groot oppervlak van die geaktiveerde houtskool kan egter ook groot hoeveelhede toksiene absorbeer, wat die versadiging van die membrane vertraag.
Daarbenewens lewer die proteïenvesels meganiese krag aan die membraan en by hoë temperature kan die vasgeklapte ione chemies omskep word in waardevolle metaalnanodeeltjies.
Baie hoë kapasiteit
Mezzenga is entoesiasties oor filter kapasiteit die baster membraan se. In toetse met kwik chloried, byvoorbeeld, die kwik konsentrasie teenwoordig is in die filtraat het met meer as 99.5 persent.
Die doeltreffendheid was selfs hoër met 'n giftige kalium goud sianied verbinding, waar 99.98 persent van die verbinding is verplig om die membraan, of met lood soute, waar die doeltreffendheid was groter as 99.97 persent. En met radioaktiewe uraan, 99.4 persent van die oorspronklike konsentrasie is gebind gedurende filtrasie.
"Ons bereik hierdie hoë waardes in net 'n enkele slaag," sê Bolisetty.
Selfs oor verskeie passe, die baster membraan filters uit gifstowwe met 'n hoë graad van betroubaarheid. Alhoewel die kwik konsentrasie in die filtraat met 'n faktor van 10 van 0.4 dpm (dele per miljoen) aan dpm 4.2 nadat 10 verby, die hoeveelheid proteïen gebruik was baie laag.
Om 'n halwe liter besoedelde water te filtreer, het die navorsers 'n membraan van net 'n tiende gram gebruik, waarvan 10 persent gewig uit proteïenvesels bestaan.
"Een kilo wei-proteïene sou genoeg wees om 90,000 liter water te suiwer wees," sê Mezzenga.
Dit dui op die doeltreffendheid kan verhoog word deur die byvoeging van meer proteïen-inhoud in die membraan, voeg hy by, beklemtoon die buigsaamheid van hierdie nuwe benadering.
Mezzenga, wat die tegnologie gepatenteer het, is vol vertroue dat die filter sy pad op die mark sal vind.
"Daar is talle aansoeke daarvoor, en water is een van die mees dringende probleme wat ons in die gesig staar," voeg hy by.
Bron: ETH Zurich
Verwante Book:
at InnerSelf Market en Amazon
