Фильтр для воды удаляет токсичные металлы с древесным углем и сыростью

Новый фильтр для воды может удалять токсичные ионы тяжелых металлов и радиоактивные вещества за один проход.

Фильтрующая мембрана представляет собой гибрид двух недорогих материалов: белковых волокон молочной сыворотки и активированного угля. Простая технология преодолевает несколько недостатков существующих методов, которые обычно являются дорогостоящими и могут удалять только определенный элемент или иметь очень малую емкость фильтра.

«Проект является одной из самых важных вещей, которые я когда-либо делал, - говорит Раффаэле Меззенга, профессор пищевых и мягких материалов в ETH Zurich. Он и коллега Sreenath Bolisetty описывают технологию в журнале Природа Нанотехнология.

В основе системы фильтрации лежит новый тип гибридной мембраны, состоящей из активированного угля и жестких жестких белковых белков. Эти два компонента недороги и просты в изготовлении.

Сывороточные белки денатурированы, что заставляет их растягиваться и в конечном итоге объединяться в форме амилоидных фибрилл. Вместе с активированным углем эти волокна наносятся на подходящий материал подложки, такой как целлюлозная фильтровальная бумага. Содержание углерода составляет 98 процентов, с простым процентом 2, составляемым белком.


графика подписки внутри себя


Восстанавливает ценное золото

Эта гибридная мембрана поглощает различные тяжелые металлы неспецифическим образом, включая промышленные элементы, такие как свинец, ртуть, золото и палладий. Однако он также поглощает радиоактивные вещества, такие как уран или фосфор-32, которые имеют отношение к ядерным отходам или к определенной терапии рака соответственно.

Мембрана также устраняет высокотоксичные цианиды металлов из воды. Этот класс материалов включает цианид золота, который обычно используется в электронной промышленности для производства дорожек проводников на печатных платах.

Мембрана обеспечивает простой способ фильтрации и извлечения золота, таким образом, системный фильтр может в один день играть важную роль в переработке золота, а также.

«Прибыль, полученная восстановленным золотом, больше, чем в 200 раз больше стоимости гибридной мембраны», - говорит Меззенга.

Как это работает?

Процесс фильтрации чрезвычайно прост: загрязненная вода проходит через мембрану в вакууме.

"Достаточно сильный вакуум может быть получен с помощью простого ручного насоса," говорит Mezzenga ", что позволит системе работать без электричества."

Система почти бесконечно масштабируема, что делает ее экономически эффективной для фильтрации больших объемов воды.

По мере того как токсичные вещества проходят через фильтр, они «прилипают» в основном к белковым волокнам, которые имеют многочисленные сайты связывания, где отдельные металлические ионы могут состыковываться. Однако большая площадь поверхности активированного угля также может поглощать большое количество токсинов, что задерживает насыщение мембран.

Кроме того, белковые волокна оказывают механическую прочность на мембрану и при высоких температурах позволяют химически превратить захваченные ионы в ценные металлические наночастицы.

Очень высокая производительность

Mezzenga с энтузиазмом относится к фильтровальной емкости гибридной мембраны. В опытах с хлоридом ртути, например, концентрация ртути, присутствующей в фильтрате снизилась более чем 99.5 процента.

Эффективность была даже выше, с токсической золота цианидом калия соединения, где 99.98 процентов соединения, связанного с мембраной, или с солями свинца, где эффективность была больше, чем 99.97 процента. И с радиоактивным ураном, 99.4 процента от исходной концентрации был связан во время фильтрации.

"Мы достигли этих высоких значений всего за один проход," говорит Bolisetty.

Даже в течение нескольких проходов, гибридная мембрана отфильтровывает токсичные вещества с высокой степенью надежности. Хотя концентрация ртути в фильтрате увеличилась на коэффициент 10 от 0.4 ppm (частей на млн) до 4.2 частей на миллион после 10 проходит, количество белка, используемого была крайне низкой.

Чтобы отфильтровать пол-литра загрязненной воды, исследователи использовали мембрану весом всего одну десятую грамма, из которых 10 процентов по весу состояли из белковых волокон.

"Один килограмм сывороточного белка будет достаточно, чтобы очистить 90,000 литров воды," говорит Mezzenga.

Это предполагает, что эффективность может быть увеличена путем добавления большего количества содержания белка в мембране, добавляет он, подчеркивая гибкость этого нового подхода.

Mezzenga, запатентованная технология, уверена, что фильтр найдет свой путь на рынок.

"Есть множество приложений для него, и вода является одним из наиболее острых проблем, с которыми мы сталкиваемся сегодня", добавляет он.

Источник: ETH Zurich

Связанные книги:

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon