Naujasis „Šveicarijos armijos peilis“ valo vandens taršą

Bendraautoriai Vinayakas Dravidas և Stephanie Ribbet tyrinėja jų fosfatų pašalinimo և atsigavimo pagrindą. Paskola: Šiaurės vakarų universitetas

Iš pradžių jie buvo naudojami aliejui absorbuoti vandenyje.

Fosfatų tarša upėse, ežeruose ir kituose vandens keliuose pasiekė pavojingą lygį, todėl žydėjo dumbliai, bado žuvys ir vandens augalai deguonies. Tuo pačiu metu viso pasaulio ūkininkai susitaiko su senėjančiomis fosfatų trąšų atsargomis, kuriomis tiekiama pusė viso pasaulio maisto.

Įkvėptas daugybės vandens telkinių netoli Čikagos: a Šiaurės vakarų universitetas– Bendrovės vadovaujama komanda sukūrė būdą pakartotinai pašalinti ir pakartotinai naudoti fosfatus iš užteršto vandens. Mokslininkai šį kūrinį prilygina „Šveicarijos armijos peiliui“, kad pašalintų taršą, nes jie pritaiko savo membraną, kad sugertų kitus teršalus, o paskui juos išskiria.

Tyrimas bus paskelbtas 2021 m. Gegužės 31 d Nacionalinės mokslų akademijos mokslinis biuletenis,

Fosforas yra tiek pasaulio maisto sistemos, tiek visos Žemės gyvybės esmė. Kiekvienas gyvas organizmas planetoje to reikalauja. Fosforo yra ląstelių membranose, kurių pastoliai DNR: և mūsų skelete. Nors atmosferoje galima rasti kitų pagrindinių elementų, tokių kaip deguonis ir azotas, fosforas neturi analogų. Nedidelis naudingo fosforo kiekis gaunamas iš Žemės plutos, kuriai išvalyti orą reikia tūkstančius ar net milijonus metų. Ir mūsų kasyklos baigiasi.

Atlanto Ulia Roseno straipsnis „Atlantas Atlante“, parašytas 2021 m., Cituoja Isahako Asimovo 1939 m. Esė, kurioje amerikiečių rašytojas ir chemikas fosforą pavadino „gyvenimo kamščiu“.

Atsižvelgiant į tai, kad trūksta šių neatsinaujinančių gamtos išteklių, liūdna, kad daugelis mūsų ežerų kenčia nuo eutrofikacijos proceso, kuris įvyksta, kai per daug maistinių medžiagų patenka į natūralaus vandens šaltinį. Kai kaupiasi fosfatas և kiti mineralai, vandens augmenija ir dumbliai tampa per tankūs, sunaudodami deguonį iš vandens և, galiausiai žudydami vandens gyvybes.

„Anksčiau fosfatų naudojome daug daugiau“, – sakė pirmoji straipsnio autorė Stephanie Ribbett. „Dabar mes jį tiesiog ištraukiame iš žemės, panaudojame vieną kartą, o panaudoję pilame vandenį į vandens šaltinius. Taigi tai yra taršos, stabilumo, apyvartinės ekonomikos problema “.

Aplinkosaugininkai ir inžinieriai tradiciškai sukūrė strategijas, kaip išspręsti vis didėjančias aplinkos ir sveikatos problemas, susijusias su fosfatais, pašalinant fosfatus iš vandens šaltinių. Tik neseniai dėmesys buvo perkeltas į fosfato pašalinimą iš restauratoriaus.

„Laboratorijoje visada galite atlikti tam tikrus dalykus“, – sako tyrimo bendraautorius Vinayakas Dravidas. „Bet kalbant apie mastelį, yra Venno diagrama, kur jūs turite mokėti skalauti technologijas, norite, kad ji būtų efektyvi, ji turėtų būti prieinama. – Anksčiau toje trijų sankryžoje nieko nebuvo, bet mūsų kempinė atrodo kaip platforma, atitinkanti visus šiuos standartus.

Dravidas Abrahamas Harrisas yra Northwesterio McCormicko inžinerijos mokyklos mokslo ir inžinerijos profesorius, Šiaurės vakarų universiteto atominių nanoskalbių eksperimentinio centro (NUANCE) įkūrėjas, minkštos hibridinės nanotechnologijos eksperimentinių išteklių direktorius. Dravidas taip pat eina Šiaurės vakarų tarptautinio nanotechnologijos instituto pasaulinių iniciatyvų direktoriaus pareigas. Ribet yra daktaro laipsnis. „Dravid Lab“ studentas առաջին Pirmasis laikraščio autorius.

Komandos fosfatų šalinimo lengvoji (PEARL) membrana yra akyta, lanksti bazė (pvz., Padengta kempinė, audeklas ar pluoštas), kuri selektyviai atskiria iki 99% fosfato jonų nuo užteršto vandens. PEARL plėvelė, padengta fosfatus surišančiomis nanostruktūromis, gali būti reguliuojama kontroliuojant pH arba absorbuojant ar išleidžiant maistines medžiagas, leidžiant fosfatų regeneracijai membraną pakartotinai naudoti kelis ciklus.

Dabartiniai fosfatų šalinimo metodai yra pagrįsti sudėtingais, ilgais, daugiapakopiais metodais. Dauguma jų fosfatą regeneruodami neregeneruoja, galiausiai susidaro daug fizinių atliekų. PEARL membrana suteikia paprastą fosfatų pašalinimą vienu žingsniu, kuris taip pat efektyviai jį atstato. Jis taip pat yra daugkartinio naudojimo ir nesukelia fizinių atliekų.

Naudodamiesi mėginiais iš Čikagos poilsio zonos, mokslininkai išbandė savo teoriją, pridėdami realių vandens mėginių sudėtingumą.

„Mes dažnai tai vadiname„ gigaton “problemos nanometriniu sprendimu“, – sakė Dravidas. “Daugeliu atvejų mūsų tyrinėta nanometrinė sąveika turi įtakos makrolygio atsigavimui.”

Komanda parodė, kad kempine pagrįstas metodas yra veiksmingas svarstyklėms nuo miligramų iki kilogramų, o tai žada dar labiau.

Šis tyrimas pagrįstas ankstesniu tos pačios komandos kūrimu. Vikas Nandvana, „Dravid“ grupės narys ir šio tyrimo bendraautorius, pirmasis autorius panaudojo kempinę OHM (oleofilinė hidrofobinė daugiafunkcė), kuri pasirinktinai pašalino tą pačią kempinės platformą, kad būtų atkurta naftos tarša vandenyje. Modifikuodama nanomedžiagos dangą membranos viduje, komanda kitą kartą planuoja naudoti „plug-and-play“ tipo sistemą, kad pasivytų sunkiuosius metalus. Ribet teigė, kad daugelį teršalų galima išspręsti vienu metu naudojant įvairias medžiagas su pritaikytais šviestuvais.

„Šis vandens atstatymo iššūkis yra toks arti namų“, – sakė Ribet. “Vakarinis Erie ežero baseinas yra viena iš pagrindinių sričių, apie kurią galvojate apie eutrofikaciją. Mane įkvėpė sužinoti daugiau apie vandens atgavimo iššūkius mūsų Didžiųjų ežerų kaimynystėje.”

„Fosfatų pašalinimo„ regeneravimo šviesos “(PEARL) plėvelė. Tvarios aplinkos atkūrimo metodas “parėmė Nacionalinis mokslo fondas (premijos Nr. DMR-1929356). Straipsnyje tyrimui buvo naudojami „SHyNE“ išteklių objektai, palaikomi NSF nacionalinės nanotechnologijų sistemų infrastruktūros (NSF-NCCI) programos.

Benjaminas Schindelis, Roberto dos Reyesas, Vikas Nandvana iš Šiaurės vakarų yra šio straipsnio autoriai.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.