Немецкие ученые представили новый способ очистки воды с помощью наночастиц оксида железа и фосфоновой кислоты. Разработка позволит очищать воду от гормонов, разливов топлива и иных загрязнений. Исследование представлено на собрании Американского химического общества.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 2,2 миллиарда человек не имеют доступа к питьевой воде, а дефицит воды затрагивает каждых четырех человек из десяти. Поэтому ученые ищут способы, которые позволили бы сделать очистку воды доступнее и эффективнее.
Немецкие исследователи в течение нескольких лет искали экологически безопасные способы очистки воды. Они изучали наночастицы оксида железа, известные нам как ржавчина. Примечательно, что эти частицы ученые использовали в суперпарамагнитной форме. Это означает, что они притягиваются к магнитам, но не к друг другу, а потому не слипаются. С помощью этого явления ученые разработали «умную» ржавчину (Smart rust).
«Наша "умная" ржавчина дешевая, нетоксичная и пригодная для вторичной переработки. И мы продемонстрировали ее применение для всех видов загрязнений, показав потенциал этого метода для значительного улучшения очистки воды», — рассказал Маркус Халик из Университета Эрлангена — Нюрнберга .
Принцип работы «умной» ржавчины крайне прост. Молекулы фосфоновой кислоты (соединения фосфора и углерода) крепятся к сферам оксида железа нанометрового размера. Получившаяся структура напоминает ржавый шарик с волосинками и фосфоровой кислоты. В зависимости от состава они могут прилеплять к себе различные загрязняющие частицы. Позже с помощью магнита «умная» ржавчина извлекается из воды вместе со всеми загрязнениями. Ранние версии Smart rust улавливали нефть из воды Средиземного моря и глифосат (сельскохозяйственный химикат) из пруда.
Команда также изучает возможность очистки воды от веществ, которые встречаются в крайне малых количествах, но тем не менее вредят окружающей среде. К ним относятся гормоны, которые попадают в воду через отходы жизнедеятельности людей и скота. Например, эстроген или эстрадиол даже в маленьких количествах сильно влияют на метаболизм и размножение некоторых видов растений и животных. Поскольку эстроген имеет объемное стероидное тело и части с положительным зарядом, ученые покрыли наночастицы ржавчины двумя наборами соединений: одно длинномерное, другое положительно заряженное. Предварительные результаты показывают, что наночастицы эффективно извлекают гормоны из лабораторных образцов. Однако исследователи отмечают, что им предстоит еще множество экспериментов.
В будущем исследователи протестируют на реальных образцах воды, можно ли использовать частицы повторно. Поскольку каждая наночастица имеет большую площадь поверхности с множеством карманов, необходимо разработать способы удалять загрязнения из частиц, чтобы снизить стоимость очистки.
Автор: Леонид Куняшев.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
