Door netjes verdeelde spleten in een kleimineraal te maken, RUG-hoogleraar Experimentele Vaste-stoffysica Petra Rudolf kon water filteren om een ​​giftig herbicide te verwijderen. Na het verwijderen van de verontreinigende stof door het materiaal te verwarmen, de klei kan worden hergebruikt. Samen met collega's uit Griekenland, Rudolf presenteert deze proof-of-principle-studie in het tijdschrift Milieuwetenschap Nano .

In Nederland, er worden veel suikerbieten verbouwd. Op deze velden is het herbicide chloridazon wordt veel gebruikt. Deze verbinding is giftig voor de mens, breekt niet af in de natuur en zal uiteindelijk in het grondwater sijpelen. Chloridazonconcentraties in grondwater liggen momenteel onder de veiligheidsdrempel, maar omdat het persistent is in het milieu, ze zullen naar verwachting toenemen. "Waterzuiveringsinstallaties kunnen chloridazon afbreken met behulp van UV-licht, maar de afbraakproducten van chloridazon zijn ook giftig, ’ legt Rudolf uit.

pijlers

Rudolf heeft een techniek verworven om goed gedefinieerde nanoholtes in klei te maken, die ze aanpaste om het herbicide te vangen. "Klei is een gelaagd mineraal, Rudolf legt uit. "De lagen hebben een negatieve lading en worden gescheiden door positieve ionen. Die kunnen we vervangen door moleculaire pijlers van ons eigen ontwerp." De natuurlijke klei wordt eerst gewassen en daarna behandeld met natriumzouten. Het natrium vervangt de natuurlijke positieve ionen tussen de lagen. "Deze natriumionen zijn omgeven door een watermantel, die de lagen iets verder uit elkaar duwt. Door simpelweg de pijlermoleculen aan het water toe te voegen, ze zullen het natrium vervangen."

Deze pilaren zijn meestal gemaakt van siliciumoxide, met een toegevoegde chemische groep die de affiniteit van de holtes bepaalt. Rudolf:"In dit geval we voegden koperionen toe om het chloridazon en zijn afbraakproducten aan te trekken." De gefunctionaliseerde klei absorbeerde het herbicide in aanzienlijke hoeveelheden:bijna 900 milligram per kilogram klei. "Dit is een goed resultaat en we zien ruimte om de opname verder te verhogen." , Rudolf en haar collega's hebben aangetoond dat het herbicide wordt verwijderd door de klei te verhitten, die dan weer gebruikt kan worden.

grondwater

De eerste resultaten werden verkregen met 10 keer de hoogste concentratie chloridazon gemeten in het milieu. Verder, de experimenten werden uitgevoerd in schoon water. "Dus, we moeten dit herhalen in echt grondwater, om te zien of andere verbindingen de absorptie beïnvloeden." Als al deze tests positieve resultaten opleveren, de volgende vraag is hoe van deze klei een product te maken dat gebruikt kan worden in de waterbehandeling. "De opties zijn om de klei aan het water toe te voegen en het vervolgens door filtratie terug te winnen, of om de klei in een membraan te bouwen, ’ legt Rudolf uit.

Door de breedte van de spleten te veranderen en de affiniteit van de pilaren te veranderen, verschillende chemische verbindingen kunnen worden opgevangen door de gefunctionaliseerde klei. "We testen systemen om twee andere verbindingen uit water te verwijderen, " zegt Rudolf. "Bovendien, een soortgelijk systeem zou kunnen worden gecreëerd met behulp van andere gelaagde materialen, zoals grafeenoxide."