Hidrogel na sončni pogon čisti onesnaženo vodo

Raziskovalci so razvili hidrogel s sončno svetlobo s strukturo, podobno lufi, ki lahko hitro očisti velike količine vode, onesnažene z olji, kovinami in mikroplastiko. Material, ki deluje tudi, ko je oblačno, bi lahko zagotovil dovolj pitne vode za vsakodnevne potrebe človeka.

Hidrogeli veliko obetajo za aplikacije, kot je čiščenje vode, vendar trenutne tehnike ne morejo ustvariti zadostnih količin vode zaradi struktur z zaprtimi porami materialov, ki so jih do sedaj preučevali. Nasprotno pa imajo naravne lufe, ki jih mnogi uporabljajo za luščenje kože, velike, odprte in med seboj povezane pore. Voda se tako lahko precej pospešeno filtrira skozi te strukture.

V novem delu je skupina raziskovalcev pod vodstvom Rodney Priestley in Xiaohui Xu z univerze Princeton je izdelal lufi podoben solarni absorber gel (LSAG) z medsebojno povezano strukturo odprtih por. Gel lahko proizvede vodo pitne kakovosti iz različnih onesnaženih virov s hitrostjo okoli 26 kg/m²/h, kar je dovolj visoko, pravijo, da zadosti dnevnim potrebam človeka po vodi.

Raziskovalci so izdelali svoj LSAG iz poli(N-izopropilakrilamida) (PNIPAm), polidopamina (PDA) in poli(sulfobetain metakrilata) (PSBMA) z uporabo topila etilen glikol-voda.

»Hidrogel PNIPAm, ki ga je navdihnila lufa, smo razvili s polimerizacijo prostih radikalov z uporabo mešanega topila kot polimerizacijskega medija,« pojasnjuje Xu. "Nato smo funkcionalizirali PNIPAm s PDA in PSBMA s pristopom polimerizacije in situ, s čimer smo pridobili večnamenski in zelo vzdržljiv sončni absorber material za čiščenje vode."

Od hidrofilnih do hidrofobnih

Raziskovalci so svoj solarni gel, podoben lufi, preizkusili tako, da so ga potopili v raztopino onesnažene vode pri nižji temperaturi raztopine (LCST), pod katero je gel hidrofilen. Opazili so, da je gel nabreknil tako, da je absorbiral velike količine vode, hkrati pa zajemal kontaminante.

Nato so gel izpostavili simulirani sončni svetlobi med 0.5 in 1 kW/m² (0.5–1 sonca), s čimer se njegova temperatura dvigne nad LCST. To povzroči, da gel preklopi iz hidrofilnega stanja v hidrofobno, s čimer se omogoči hitro sproščanje prečiščene vode, pravi Xu. Dejansko je gel sprostil približno 70 % shranjene tekočine v samo 10–20 minutah.

Čistilec vode na sončno energijo je navdihnila riba napihovalka

Po mnenju raziskovalcev, ki svoje delo poročajo v Osrednja znanost ACS, bi lahko novi sončni absorberski gel odprl "novo paradigmo za proizvodnjo sončne vode s potencialom, da zadosti dnevnim človeškim potrebam".

Ekipa zdaj dela na razvoju antibakterijskega hidrogela, ki lahko učinkovito ubije bakterije, rojene v vodi. "Prav tako bomo testirali sposobnost našega gela za čiščenje vode, onesnažene s PFAS [per- in polifluoroalkilnimi snovmi]," je povedal Xu. Svet fizike.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/solar-driven-hydrogel-purifies-contaminated-water/