Wetenschappers van Rice University hebben iets ontwikkeld dat lijkt op de Flytrap van deeltjes van Venus voor watersanering.

Bolletjes ter grootte van een micron, gemaakt in het laboratorium van Rice-milieu-ingenieur Pedro Alvarez, zijn gebouwd om bisfenol A (BPA) op te vangen en te vernietigen. een synthetische chemische stof die wordt gebruikt om kunststoffen te maken.

Het onderzoek wordt gedetailleerd beschreven in het tijdschrift American Chemical Society Milieuwetenschap en -technologie .

BPA wordt vaak gebruikt om de binnenkant van voedselblikken te coaten, flessendoppen en watertoevoerleidingen, en was ooit een onderdeel van babyflessen. Terwijl BPA dat in voedsel en drank sijpelt, in lage doses als veilig wordt beschouwd, men vermoedt dat langdurige blootstelling de gezondheid van kinderen aantast en bijdraagt ​​aan hoge bloeddruk.

Het goede nieuws is dat reactieve zuurstofsoorten (ROS) – in dit geval hydroxylradicalen – zijn slecht nieuws voor BPA. Goedkoop titaniumdioxide geeft ROS af wanneer het wordt geactiveerd door ultraviolet licht. Maar omdat oxiderende moleculen snel vervagen, BPA moet dichtbij genoeg zijn om aan te vallen.

Daar komt de val binnen.

Detailopname, de bollen onthullen zichzelf als bloemachtige verzamelingen van titaniumdioxidebloemblaadjes. De soepele bloembladen bieden de Rice-onderzoekers voldoende oppervlakte om cyclodextrinemoleculen te verankeren.

Cyclodextrine is een goedaardig molecuul op suikerbasis dat vaak wordt gebruikt in voedsel en medicijnen. Het heeft een tweezijdige structuur, met een hydrofobe (watermijdende) holte en een hydrofiel (wateraantrekkend) buitenoppervlak. BPA is ook hydrofoob en wordt van nature aangetrokken door de holte. Eenmaal gevangen, ROS geproduceerd door de bollen degradeert BPA tot onschadelijke chemicaliën.

In het labortorium, de onderzoekers stelden vast dat 200 milligram van de bolletjes per liter verontreinigd water in een uur 90 procent van de BPA afbreekt, een proces dat meer dan twee keer zo lang zou duren met onversterkte titaniumdioxide.

Het werk past in technologieën die zijn ontwikkeld door het op Rice gebaseerde en door de National Science Foundation ondersteunde Center for Nanotechnology-Enabled Water Treatment, omdat de bollen zichzelf assembleren uit titaniumdioxide-nanobladen.

"De meeste processen die in de literatuur worden vermeld, hebben betrekking op nanodeeltjes, " zei Rice afgestudeerde student en hoofdauteur Danning Zhang. "De grootte van de deeltjes is minder dan 100 nanometer. Door hun zeer kleine formaat, ze zijn erg moeilijk te herstellen van suspensie in water."

De rijstdeeltjes zijn veel groter. Waar een deeltje van 100 nanometer 1 is, 000 keer kleiner dan een mensenhaar, het verbeterde titaniumdioxide ligt tussen 3 en 5 micron, slechts ongeveer 20 keer kleiner dan hetzelfde haar. "Dat betekent dat we lagedrukmicrofiltratie met een membraan kunnen gebruiken om deze deeltjes terug te krijgen voor hergebruik, "Zei Zhang. "Het bespaart veel energie."

Omdat ROS ook cyclodextrine afslijt, de bollen beginnen hun vangvermogen te verliezen na ongeveer 400 uur voortdurende blootstelling aan ultraviolet, zei Zhang. Maar eenmaal hersteld, ze kunnen gemakkelijk worden opgeladen.

"Dit nieuwe materiaal helpt twee belangrijke technologische barrières voor fotokatalytische waterbehandeling te overwinnen, ' zei Alvarez. 'Eerst, het verbetert de efficiëntie van de behandeling door het wegvangen van ROS door niet-doelbestanddelen in water te minimaliseren. Hier, de ROS worden voornamelijk gebruikt om BPA te vernietigen.

"Tweede, het maakt een goedkope scheiding en hergebruik van de katalysator mogelijk, bijdragen aan lagere behandelingskosten, " zei hij. "Dit is een voorbeeld van hoe geavanceerde materialen kunnen helpen academische hypes om te zetten in haalbare processen die de waterveiligheid verbeteren."