Door speciaal gemaakte nanovezelbanen te gebruiken, kan zonlicht de kleurstoffen veilig verteren, goedkoop en gemakkelijk.

Van gezondheidszorg tot fracking en meer, het vermogen om afvalwater te zuiveren is op veel gebieden van vitaal belang. Een team van onderzoekers van de Texas Tech University die werken in geavanceerd textiel, heeft een nieuwe manier gevonden om giftige kleurstofverontreinigende stoffen uit afvalwater te verwijderen. en hun aanpak is veiliger, goedkoper en gemakkelijker dan traditionele methoden. Hun resultaten worden beschreven in het aanstaande omslagartikel van het online tijdschrift Particle &Particle Systems Characterization.

Wanneer stoffen worden geverfd, een van de laatste fasen is het wasproces, wat helpt om zowel de kleurstof in de stof te fixeren als overtollige kleurstof te verwijderen. Het probleem, echter, is dat na het verfproces, het water is verontreinigd met overgebleven synthetische kleurstoffen en pigmenten - tot 200, 000 ton per jaar, volgens sommige schattingen. De meeste kleurstoffen blijven in het milieu aanwezig vanwege de inefficiënte, niet-milieuvriendelijke conventionele afvalwaterzuiveringsprocessen en het feit dat de kleurstoffen zijn ontworpen om licht te weerstaan, temperatuur en wasmiddelen - precies die dingen die kunnen worden gebruikt om ze schoon te maken.

Eerder, het proces van het rotten van de kleurstof heeft voornamelijk ultraviolette (UV) stralen gebruikt. In samenwerking met onderzoekers van de afdelingen chemische technologie en werktuigbouwkunde, Seshadri Ramkumar, een professor in de Texas Tech Department of Environmental Toxicology, en promovendus Lihua Lou hebben een manier gevonden om de kleurstof te laten vervallen door het water door speciale nanovezelbanen te filteren en het bloot te stellen aan zichtbaar licht - een proces dat 'fotodegradatie' wordt genoemd.

Ramkumar zegt dat er verschillende redenen zijn waarom het gebruik van zichtbaar licht superieur is aan het gebruik van UV-stralen.

"Het is groen, hernieuwbaar en milieuvriendelijk, "Zei Ramkumar. "Het gebruik van zichtbaar licht voor fotodegradatie is niet schadelijk, en het is kosteneffectief en eenvoudig te bedienen. Het maakt de kleurverwijdering in de industrie economisch."

Ramkumars laboratorium, het Nonwovens en Advanced Materials Laboratory, gespecialiseerd in technisch textiel. Voor deze studie is Lou voegde nanodeeltjes toe aan een polymeeroplossing, die vervolgens werd elektrospin tot nanovezels. Toen de samengestelde nanodeeltjes/nanovezelvliezen werden ondergedompeld in water met een roodachtige kleurstof genaamd Rhodamine B (RhB), er is een chemische reactie opgetreden.

Onderzoekers ontdekten dat 80% van RhB binnen zes uur werd afgebroken, en de resterende 20% degradeerde langzaam, volledig verdwijnen na 49 dagen.

"Het onderzoek was gericht op het verwijderen van giftige kleurstoffen omdat het een hardnekkige uitdaging is voor de textielindustrie. ' merkte Ramkumar op.

Het verwijderen van de kleurstoffen is een van de moeilijkste taken waarmee afvalwaterzuiveringsinstallaties worden geconfronteerd, omdat de kleurstoffen en pigmenten niet gemakkelijk biologisch afbreekbaar zijn. Het is ook een van de belangrijkste taken vanwege de bedreiging die deze kleurstoffen kunnen vormen voor het menselijke ecosysteem.

"Sommige kleurstoffen zijn zeer mutageen en giftig, Lou legde uit. "RhB is een sterk in water oplosbare chemische verbinding en veelgebruikte kleurstof in textiel. Echter, het afvalwater met RhB kan huidirritatie veroorzaken, ogen en luchtwegen van mens en dier. Bovendien, verschillende gezondheidsproblemen, zoals neurotoxiciteit, kankerverwekkendheid, reproductietoxiciteit en ontwikkelingstoxiciteit, ontstaan ​​door RhB afvalwater."

Op basis van hun succes met RhB, de volgende stap van het team is om dezelfde methode te proberen met andere soorten synthetische en natuurlijke kleurstoffen, inclusief methylsinaasappel, methyleenblauw en reactief blauw 19.

Deze resultaten zijn om verschillende redenen belangrijk. Naast het succes van het nanodeeltjes/nanovezelweb bij het verwijderen van de kleurstof met zichtbaar licht, is het vermogen om dit te doen zonder veel secundaire verontreiniging.

"Ons onderzoek is multidisciplinair en richt zich op een belangrijk probleem voor de wereldwijde textielsector, " zei Ramkumar. "Na het beëindigen van het fotodegradatieproces, het composiet kan gemakkelijk uit het water worden verwijderd zonder veel schadelijke resten achter te laten."

Ondersteuning voor dit onderzoek werd geleverd door de Texas Tech Graduate School en de American Association of Textile Chemists and Colorists.