فیلتر جدید آب می تواند یون های سنگین فلزات سنگین و مواد رادیواکتیو را تنها در یک پاس بگیرد.

غشای فیلتر ترکیبی از دو کم هزینه مواد: الیاف پروتئین آب پنیر و زغال چوب فعال است. تکنولوژی ساده، چندین معیوب از روش های موجود را که به طور معمول گران هستند و تنها می تواند یک عنصر خاص را حذف کند یا دارای یک ظرفیت فیلتر بسیار کوچک باشد، برطرف می کند.

Raffaele Mezzenga، استاد مواد غذایی و مواد نرم در ETH Zurich می گوید: "این پروژه یکی از مهم ترین چیزهایی است که من تا به حال انجام داده ام." او و همکارانش Sreenath Bolisetty تکنولوژی در مجله را توصیف می کنند نانوتکنولوژی طبیعت.

در قلب سیستم تصفیه، یک نوع جدید از غشای هیبرید ساخته شده از زغال چوب فعال و الیاف پروتئین سخت و نرم است. دو جزء ارزان قیمت و ساده برای تولید هستند.

پروتئین های آب پنیر دندانی می شوند، که باعث می شود آنها را بکشند، و در نهایت به شکل فیبریل آمیلوئید می آیند. به همراه کربن فعال، این فیبرها به یک ماده بستر مناسب مانند کاغذ فیلتر سلولز اعمال می شود. محتوای کربن 98 درصد است و فقط درصد 2 از پروتئین تشکیل شده است.

طلا با ارزش را بازیابی می کند

این غشای هیبرید فلزات سنگین مختلف را به شیوه ای غیر خاص جذب می کند، از جمله عناصر مرتبط با صنعت مانند سرب، جیوه، طلا و پالادیوم. با این حال، همچنین مواد رادیواکتیو مانند اورانیوم یا فسفر-32 که در اتلافات هسته ای یا بعضی از داروهای سرطانی معین هستند، جذب می کنند.

غشاء همچنین از سیانید های فلزی بسیار سمی از آب حذف می کند. این طبقه از مواد شامل سیانید طلا است که به طور معمول در صنعت الکترونیک برای تولید آهنگ های هدایت در تخته مدار استفاده می شود.

غشاء و فرآیندهای غشایی یک راه ساده از فیلتر کردن و بازیابی طلا فراهم می کند، در نتیجه سیستم فیلتر می تواند یک روز نقش مهمی در بازیافت طلا نیز بازی کند.

Mezzenga می گوید: "سود حاصل از طلا بهبود یافته بیش از 200 برابر هزینه غشای هیبرید است.

چگونه کار می کند

فرایند تصفیه بسیار ساده است: آب آلوده از طریق غشا به وسیله خلاء کشیده می شود.

"خلاء به اندازه کافی قوی می تواند با یک پمپ دستی ساده تولید شده، می گوید:" Mezzenga "، که اجازه می دهد این سیستم را به بدون برق اداره می شود."

این سیستم تقریبا بی نهایت مقیاس پذیر است، و هزینه آن برای صرفه جویی در حجم زیادی آب است.

همانطور که مواد سمی از طریق فیلتر کشیده می شوند، آنها به طور عمده به الیاف پروتئینی متصل می شوند که دارای سایت های مختلف اتصال هستند که در آن یون های فلز متفاوتی می توانند بکشند. با این حال، سطح بزرگ زغال چوب فعال می تواند مقادیر زیادی از سموم را جذب کند که اشباع غشا را تاخیر می زند.

علاوه بر این، الیاف پروتئینی قدرت مکانیکی را به غشاء تحمیل می کنند و در دماهای بالا اجازه می دهد که یون های به دام افتاده به طور شیمیایی به نانوذرات فلزی ارزشمند تبدیل شوند.

ظرفیت بسیار بالا

Mezzenga مشتاق در مورد ظرفیت فیلتر غشاء ترکیبی است. در آزمایش با کلرید جیوه، برای مثال، غلظت جیوه موجود در آب تصفیه شده کاهش یافت بیش از 99.5 درصد است.

بهره وری و حتی بالاتر با پتاسیم سیانید طلا ترکیب سمی، که در آن 99.98 درصد از کل ترکیب به متصل به غشاء بود، و یا با سرب، که در آن بهره وری بزرگتر از 99.97 درصد بود. و با اورانیوم رادیواکتیو، 99.4 درصد از غلظت اصلی در طول تصفیه متصل شد.

"ما این ارزش بالا فقط در یک پاس تک به دست آورد، می گوید:" Bolisetty.

حتی بیش از پاس های متعدد، غشا ترکیبی از فیلتر مواد سمی با درجه بالایی از قابلیت اطمینان. اگر چه غلظت جیوه در آب تصفیه شده توسط یک عامل از 10 از 0.4 ppm افزایش یافت (قسمت در میلیون) به 4.2 پی پی ام بعد از 10 عبور می کند، مقدار پروتئین مورد استفاده بسیار کم بود.

محققان برای فیلتر کردن نیم لیتر آب آلوده ، از غشایی با وزن فقط یک دهم گرم استفاده کردند که وزن آن 10 درصد از فیبرهای پروتئینی بود.

"یک کیلو پروتئین آب پنیر به اندازه کافی برای پاک کردن 90,000 لیتر آب، می گوید:" Mezzenga.

این نشان می دهد بهره وری را می توان با اضافه کردن محتوای پروتئین بیشتر در غشای افزایش یافته است، او اضافه می کند، با تاکید بر انعطاف پذیری از این رویکرد جدید است.

Mezzenga، که تکنولوژی را ثبت کرده است، اعتماد به نفس دارد که فیلتر آن راه را برای بازار پیدا می کند.

"برنامه های کاربردی متعددی برای آن وجود دارد، و آب یکی از مشکلات اغلب با فشار دادن ما امروز با آن مواجه است،" او اضافه می کند.

منبع: ETH زوریخ

کتاب های مرتبط:

at InnerSelf Market و آمازون