Päikeseenergial töötav hüdrogeel puhastab saastunud vett

Teadlased on välja töötanud loofataolise struktuuriga päikesevalguse jõul töötava hüdrogeeli, mis suudab kiiresti puhastada suures koguses õlide, metallide ja mikroplastidega saastunud vett. Materjal, mis toimib ka häguselt, võib anda piisavalt kvaliteetset joogivett, et rahuldada inimese igapäevane vajadus.

Hüdrogeelid näitavad palju lubadusi selliste rakenduste jaoks nagu vee puhastamine, kuid praegused tehnikad ei suuda seni uuritud materjalide suletud pooridega struktuuride tõttu tekitada piisavas koguses vett. Seevastu looduslikel luftidel, mida paljud kasutavad naha koorimiseks, on suured, avatud ja omavahel ühendatud poorid. Vesi võib seega märkimisväärselt kiirendatud kiirusega läbi nende struktuuride filtreerida.

Uues töös on teadlaste meeskond eesotsas Rodney Priestley ja Xiaohui Xu Princetoni ülikoolist valmistas loofah-laadse päikese neeldumisgeeli (LSAG), millel on omavahel ühendatud avatud pooridega struktuur. Geel suudab toota erinevatest saastunud allikatest joogikvaliteetset vett kiirusega umbes 26 kg/m²/h, mis on nende sõnul piisavalt suur, et katta inimese igapäevane veevajadus.

Teadlased valmistasid oma LSAG-i polü(N-isopropüülakrüülamiidist) (PNIPAm), polüdopamiinist (PDA) ja polü(sulfobetain-metakrülaadist) (PSBMA), kasutades etüleenglükooli-vee lahustit.

"Arendasime loofah-inspireeritud PNIPAm hüdrogeeli vabade radikaalide polümerisatsiooni teel, kasutades polümerisatsioonikeskkonnana segatud lahustit, " selgitab Xu. "Seejärel funktsionaliseerisime PNIPAm'i PDA ja PSBMA-ga in situ polümerisatsioonimeetodi abil, saades vee puhastamiseks multifunktsionaalse ja väga vastupidava päikeseenergia neeldumismaterjali."

Hüdrofiilsest hüdrofoobseks

Teadlased katsetasid oma loofataolist päikesegeeli, kastes selle saastunud vee lahusesse, mis oli madalam kui selle madalam kriitiline lahuse temperatuur (LCST), temperatuur, millest madalamal on geel hüdrofiilne. Nad täheldasid, et geel paisus suures koguses vett imades, püüdes samal ajal saasteaineid.

Seejärel eksponeerisid nad geeli simuleeritud päikesevalgusele vahemikus 0.5–1 kW/m² (0.5–1 päikest), tõstes selle temperatuuri üle LCST. See põhjustab geeli ülemineku hüdrofiilsest olekust hüdrofoobseks, võimaldades seeläbi puhastatud vee kiiret vabanemist, ütleb Xu. Tõepoolest, geel vabastas ligikaudu 70% säilitatavast vedelikust vaid 10–20 minutiga.

Päikeseenergial töötav veepuhastaja on inspireeritud paiskaladest

Teadlaste sõnul, kes teatavad oma tööst aastal ACSi keskteadus, võib uus päikeseenergiat absorbeeriv geel avada "uue päikesevee tootmise paradigma, mis suudab rahuldada inimeste igapäevast nõudlust".

Meeskond töötab praegu antibakteriaalse hüdrogeeli väljatöötamisega, mis suudab tõhusalt tappa vees levivaid baktereid. "Samuti testime oma geeli võimet puhastada PFAS-iga [per- ja polüfluoroalküüli ained] saastunud vett," räägib Xu. Füüsika maailm.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/solar-driven-hydrogel-purifies-contaminated-water/