Hidrogelul solar purifică apa contaminată

Cercetătorii au dezvoltat un hidrogel alimentat de lumina soarelui, cu o structură asemănătoare lufa, care poate purifica rapid cantități mari de apă contaminată cu uleiuri, metale și microplastice. Materialul, care funcționează chiar și atunci când este tulbure, ar putea furniza suficientă apă de calitate potabilă pentru a satisface cerințele zilnice ale unei persoane.

Hidrogelurile sunt foarte promițătoare pentru aplicații precum purificarea apei, dar tehnicile actuale nu pot genera cantități suficiente de apă din cauza structurilor cu pori închiși ale materialelor studiate până acum. În schimb, lufa naturale, pe care mulți oameni le folosesc pentru a exfolia pielea, au pori mari, deschiși și interconectați. Apa se poate filtra astfel cu o rată semnificativ accelerată prin aceste structuri.

În noua lucrare, o echipă de cercetători condusă de Rodney Priestley și Xiaohui Xu de la Universitatea Princeton a fabricat un gel absorbant solar (LSAG) asemănător lufa, cu o structură interconectată cu pori deschiși. Gelul poate produce apă de calitate de băut din diverse surse contaminate cu o rată de aproximativ 26 kg/m²/h, care este suficient de mare, spun ei, pentru a satisface nevoile zilnice de apă ale unei persoane.

Cercetătorii și-au făcut LSAG din poli(N-izopropilacrilamidă) (PNIPAm), polidopamină (PDA) și poli(metacrilat de sulfobetaină) (PSBMA) folosind un solvent etilenglicol-apă.

„Am dezvoltat hidrogelul PNIPAm inspirat de lufa prin polimerizare cu radicali liberi folosind solventul mixt ca mediu de polimerizare”, explică Xu. „Apoi am funcționalizat PNIPAm cu PDA și PSBMA printr-o abordare de polimerizare in situ, obținând un material absorbant solar multifuncțional și foarte durabil pentru purificarea apei.”

De la hidrofil la hidrofob

Cercetătorii și-au testat gelul solar asemănător cu lufa, scufundându-l într-o soluție de apă contaminată la o temperatură mai mică decât temperatura critică a soluției (LCST), temperatura sub care gelul este hidrofil. Ei au observat că gelul s-a umflat prin absorbția unor cantități mari de apă, captând simultan contaminanții.

Apoi au expus gelul la lumina solară simulată între 0.5 și 1 kW/m² (0.5–1 soare), ridicându-și temperatura peste LCST. Acest lucru face ca gelul să treacă de la o stare hidrofilă la una hidrofobă, permițând astfel apei purificate să fie eliberată rapid, spune Xu. Într-adevăr, gelul a eliberat aproximativ 70% din lichidul stocat în doar 10-20 de minute.

Purificatorul de apă alimentat cu energie solară este inspirat de peștișorul puffer

Potrivit cercetătorilor, care își raportează munca în ACS Știința Centrală, noul gel absorbant solar ar putea deschide o „nouă paradigmă pentru producția de apă solară cu potențialul de a satisface cererea umană zilnică”.

Echipa lucrează acum la dezvoltarea unui hidrogel antibacterian care poate ucide eficient bacteriile născute în apă. „Vom testa, de asemenea, capacitatea gelului nostru de a purifica apa contaminată cu PFAS [substanțe per- și polifluoroalchilice]”, spune Xu. Lumea fizicii.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/solar-driven-hydrogel-purifies-contaminated-water/