Vandens valymo tirpalo eksperimentai, siekiant sukurti švarų vandenį, taupant mažiau energijos

Šie sulankstymo būdai padeda transportuoti vandenį ir blokuoja nepageidaujamus blokus, tokius kaip druska. Kreditas: Teksaso universitetas Ostine / Cockrello inžinerijos mokykla

Daugeliui inžinierių ir mokslininkų gamta yra didžiausias pasaulio raumuo. Jie siekia geriau suprasti per milijonus metų vykusią tvarką, jas modeliuoti būdais, kurie gali būti naudingi visuomenei, o kartais net ją pagerinti.

Tarptautinė, tarptautinė tyrėjų komanda, apimanti inžinierius iš Ostino universiteto, rado būdą, kaip pakartoti įprastą procesą judinant vandenį tarp ląstelių, siekiant pagerinti procesą. Mes gryniname druskas ir kitus elementus bei molekules, kad susidarytume švarų vandenį, o mažinant energiją.

Šiandien (2021 m. Gegužės 20 d.) Naujai išleistame darbe „Natura“ nanotechnologija, mokslininkai sugalvojo metodą vandens transportavimui į molekulę, kuri gali judinti vandenį tarp ląstelių nepalikdama nepageidaujamų protonų ir molekulių. Šie mechanizmai imituoja mūsų organizme esančių baltymų, vadinamų akvaporinais, vandens transportavimo aktyvumą. Mūsų ląstelėse nereguliuojamas protonų pernešimas aplink vandenį gali būti žalingas, nes jie gali pakeisti ląstelių pH, galbūt juos sutrikdyti ar net užmušti.

Tai pirmasis nanometro dydžio metodo, kuris iš tikrųjų gali imituoti pagrindines šių realių vandens metodų vandens transporto ypatybes, demonstravimas. Tai gali pagerinti membranų gebėjimą efektyviai išvalyti tikrinančią aplinką ir nepageidaujamus elementus, tuo pačiu pagreitinant vandens transportą, todėl pigiau pastatyti švarų tiekimą.

Sulankstomos linijos padeda transportuoti vandenį, o užsikimšti nereikia

Šie sulankstymo būdai padeda transportuoti vandenį ir blokuoja nepageidaujamus blokus, tokius kaip druska. Kreditas: Teksaso universitetas Ostine / Cockrello inžinerijos mokykla

“Jis kopijavo gamtą, bet tai padarė pažeisdamas gamtos dėsnius”, – sakė Manishas Kumaras, Cockrello inžinerijos mokyklos Civilinės, architektūros ir aplinkos inžinerijos katedros docentas. „Tai yra būdas palengvinti norimų atliekų, pavyzdžiui, vandens, gabenimą ir užblokuoti daiktus, kurių nenorite, pavyzdžiui, druską.

Specialios tyrimų grupės gali atlikti panašius veiksmus kaip akvaporinai, kurie yra svarbūs didesniam vandens valymui, vandens valymui ir kitiems dalelių atskyrimo procesams. Jie tai daro transportuodami vandenį 2,5 karto greičiau, palyginti su akvaporinais.

Nuoseklūs metodai yra trijų nanometrų pločio ir trijų nanometrų ilgio. Įrengus pakankamai didelius tinkamo dydžio ortakius, per kvadratinį metrą membranos gali praeiti apie 80 kilogramų vandens per sekundę, tačiau druskų ir protonų atmetimas yra daug didesnis nei dabartiniai kompromisai, kuriuos galima įvertinti.

“Šie proceso metodai iš tikrųjų išsprendžia esminę vandens skysčių praleidimo problemą nepaliekant kitų kietųjų medžiagų, tokių kaip druskos ir protonai”, – sakė profesorius Huaqiangas Zengas iš Hainano universiteto Medicinos katedros ir Šiaurės vakarų politechnikos universiteto Pažangiosios sintezės instituto. Kinija Greitas vandens transportas ir tai, kad taikant šiuos metodus lengva statyti membranas, bus svarbi naujos kartos dalis švaraus vandens gamybai, atsižvelgiant į sunkumus, su kuriais susiduria žmonija šiame amžiuje.

Baseinai atvirame ore yra tokie maži, kad jie leidžia tekėti vienam vandeniui vienu metu, pavyzdžiui, vienos linijos keliu. Unikali pagrindinė šių naujų metodų savybė yra kanalizacijos klosčių serija, sudaranti papildomas „linijas“, leidžianti vandeniui greitai judėti.

„Važiuodami nuo kelio iki greitkelio, atsižvelgdami į vandens greitį, tuo tarpu vis dar dedate kitus dalykus, kad pakeltumėte nedidelius nelygumus“, – sakė Aleksejus Aksimentjevas, Ilinojaus universiteto Urbanoje biologijos profesorius. -Gydymai bendradarbiavo atliekant tyrimą.

Studijuodamas daktaro laipsnį, Kumaras išklausė Aksimentjevo dėstytą kursą apie nanomachinų fiziką. Ilinojaus universiteto aplinkos inžinerijoje. Kursas, pasak jo, buvo beveik sunkus, kai jis atėjo, ir jis vis dar peržiūri savo knygas iš klasės po metų.

Kol Kumaras mokėsi, jie kartu dirbo ant popieriaus. Kai jis tapo profesoriumi, Aksimentjevas padėjo jam imituoti darbą kitame darbe. Daugelį metų jie kartu dirbo tyrinėdami vandens transporto mechanizmus.

Tarpdisciplininėje komandoje dirba fizikos, chemijos inžinerijos, chemijos ir chemijos bei kitų sričių pedagogai ir tyrėjai iš viso pasaulio. Mokslininkai atvyko iš UT Austino, Ilinojaus universiteto, Harvardo medicinos mokyklos, Hainano universiteto ir Šiaurės vakarų politechnikos universiteto Kinijoje ir „NanoBio Lab“ Singapūre.

Zengas yra tas pats autorius. Kumaras vadovavo projekto bandymams, o Aksimentjevas – bandomajam darbui.

Šių metų pradžioje Kumaras dirbo su tyrėjais Penn State universitete ir surado atradimą, kuris atskleidė naują tradicinio vandens veikimo būdą. Jie nustatė, kad membranos vienodumas pagreitina vandens transportą ir pagerina druskos valymo procesą.

Šis naujas projektas, pasak Kumaro, perkelia tą idėją į kitą lygį. Šie metodai gali sutalpinti tik vieną dydį, kad tilptų vanduo, reikalingas melasai, išspaudžiant kitus, nereikalingus melasai.

Ateityje komanda planuoja naudoti šiuos vandens metodus, kad pastatytų naujos kartos atvirkštinės osmoso membranas, kurios vandenyną paverčia geriamuoju vandeniu.

Autorius: 2021 m. Gegužės 20 d., „Natura“ nanotechnologija.
DOI: 10.1038 / s41565-021-00915-2

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.