הידרוג'ל המונע על ידי שמש מטהר מים מזוהמים

חוקרים פיתחו הידרוג'ל המופעל מאור שמש עם מבנה דמוי ליפה שיכול לטהר במהירות כמויות גדולות של מים מזוהמים בשמנים, מתכות ומיקרופלסטיק. החומר, שמתפקד גם כשהוא מעונן, יכול לספק מספיק מים באיכות לשתייה כדי לענות על הדרישות היומיומיות של האדם.

הידרוג'לים מראים הבטחה רבה ליישומים כמו טיהור מים, אך הטכניקות הנוכחיות אינן יכולות לייצר כמויות מספיקות של מים בגלל המבנים עם הנקבוביות הסגורות של החומרים שנחקרו עד כה. לעומת זאת, לליפות טבעיות, שאנשים רבים משתמשים בהן כדי לקלף את העור, יש נקבוביות גדולות, פתוחות ומקושרות זו לזו. מים יכולים לפיכך לסנן בקצב מואץ משמעותית דרך מבנים אלה.

בעבודה החדשה צוות חוקרים בראשות רודני פריסטלי ו Xiaohui Xu מאוניברסיטת פרינסטון ייצרו ג'ל סולא סולארי דמוי ליפה (LSAG) עם מבנה נקבובי פתוח מחובר זה לזה. הג'ל יכול לייצר מים איכותיים לשתייה ממקורות מזוהמים שונים בקצב של כ-26 ק"ג/מ"ר²/h, שהוא גבוה מספיק, הם אומרים, כדי לענות על צרכי המים היומיומיים של אדם.

החוקרים הכינו את ה-LSAG שלהם מפולי(N-isopropylacrylamide) (PNIPAm), polydopamine (PDA) ו-poly(sulfobetaine methacrylate) (PSBMA) באמצעות ממס אתילן גליקול-מים.

"פיתחנו את הידרוג'ל PNIPam בהשראת ליפה על ידי פילמור רדיקלים חופשיים תוך שימוש בממס המעורב כמדיום הפילמור", מסביר שו. "לאחר מכן ביצענו פונקציונליות של PNIPam עם PDA ו-PSBMA באמצעות גישת פילמור באתרו, והניב חומר בולם שמש רב תכליתי ועמיד במיוחד לטיהור מים."

מהידרופילי להידרופובי

החוקרים בדקו את הג'ל הסולארי דמוי הליפה שלהם על ידי טבילתו בתמיסה של מים מזוהמים בפחות מטמפרטורת התמיסה הקריטית הנמוכה שלו (LCST), הטמפרטורה שמתחתיה הג'ל הוא הידרופילי. הם הבחינו שהג'ל התנפח על ידי ספיגת כמויות גדולות של המים ובו זמנית לוכד זיהומים.

לאחר מכן הם חשפו את הג'ל לאור שמש מדומה של בין 0.5 ל-1 קילוואט למטר² (0.5-1 שמש), מעלה את הטמפרטורה שלו מעל ה-LCST שלו. זה גורם לג'ל לעבור ממצב הידרופילי למצב הידרופובי, ובכך מאפשר למים המטוהרים להשתחרר במהירות, אומר שו. ואכן, הג'ל שיחרר בערך 70% מהנוזל המאוחסן תוך 10-20 דקות בלבד.

מטהר מים המופעל באמצעות אנרגיה סולארית בהשראת דג נפוח

לדברי החוקרים, המדווחים על עבודתם ב ACS מדע מרכזי, ג'ל הבולם השמש החדש יכול לפתוח "פרדיגמה חדשה לייצור מים סולאריים עם פוטנציאל לענות על הביקוש היומיומי של האדם".

הצוות עובד כעת על פיתוח הידרוג'ל אנטיבקטריאלי שיכול להרוג ביעילות חיידקים הנולדים במים. "אנו גם נבדוק את יכולת הג'ל שלנו לטהר מים המזוהמים עם PFAS [חומרי פר ופוליפלואורואלקיל]", אומר שו עולם הפיזיקה.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/solar-driven-hydrogel-purifies-contaminated-water/