Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Veilig nanoplastics uit water verwijderen met Pruisisch blauw, een pigment dat wordt gebruikt om spijkerbroeken te verven

Nanoplastische behandeling met behulp van FeHCF-nanobots onder bestraling met zichtbaar licht. Credit:Korea Instituut voor Wetenschap en Technologie

Plastic afval wordt na verloop van tijd afgebroken tot nanoplastics (<0,1 μm). Microplastics kleiner dan 20 μm kunnen in de huidige waterzuiveringsinstallaties niet worden verwijderd en moeten tot een grotere omvang worden geagglomereerd en vervolgens worden verwijderd. Voor dit doel worden vlokmiddelen op basis van ijzer (Fe) of aluminium (Al) gebruikt, maar deze zijn niet de ultieme oplossing omdat ze in het water blijven zitten en ernstige toxiciteit voor de mens veroorzaken, waardoor een apart behandelingsproces nodig is.

Dr. Jae-Woo Choi van het Center for Water Cycle Research van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) heeft een milieuvriendelijk, op metaal-organisch skelet gebaseerd vast vlokmiddel ontwikkeld dat nanoplastics effectief kan aggregeren onder bestraling met zichtbaar licht. Het onderzoek is gepubliceerd in Water Research .

Pruisisch blauw, een op metaal-organische raamwerken gebaseerde stof die wordt gemaakt door ijzer (III) chloride toe te voegen aan een kaliumferrocyanide-oplossing, is het eerste synthetische pigment dat wordt gebruikt om jeans een diepblauwe kleur te verven en is onlangs gebruikt om cesium, een radioactief element, te adsorberen , uit het afvalwater van Japanse kerncentrales.

Vorming van het FeHCF@NP-complex onder bestraling met zichtbaar licht. Credit:Korea Instituut voor Wetenschap en Technologie

Tijdens experimenten met het verwijderen van radioactieve materialen uit water met behulp van Pruisisch blauw ontdekte het KIST-onderzoeksteam dat Pruisisch blauw nanoplastics effectief aggregeert onder bestraling met zichtbaar licht.

Het onderzoeksteam heeft een materiaal ontwikkeld dat nanoplastics effectief kan verwijderen door de kristalstructuur aan te passen om de aggregatie-efficiëntie van Pruisisch blauw te maximaliseren. Wanneer het ontwikkelde materiaal wordt bestraald met zichtbaar licht, kunnen nanoplastics met een diameter van ongeveer 0,15 μm (150 nm), die moeilijk te verwijderen zijn met conventionele filtratietechnologie, worden geagglomereerd tot een grootte die ongeveer 4.100 keer groter is, waardoor ze gemakkelijker te verwijderen zijn.

In experimenten ontdekten de onderzoekers dat ze tot 99% van de nanoplastics uit water konden verwijderen. Het ontwikkelde materiaal is ook in staat nanoplastics meer dan drie keer zijn eigen gewicht uit te vlokken, waardoor de uitvlokkingsefficiëntie van conventionele uitvlokmiddelen met ijzer of aluminium ongeveer 250 keer beter presteert.

Het materiaal maakt niet alleen gebruik van Pruisisch blauw, dat onschadelijk is voor het menselijk lichaam, maar is ook een vast vlokmiddel, waardoor resten gemakkelijk in water kunnen worden teruggewonnen. Het maakt ook gebruik van natuurlijk licht als energiebron, waardoor een energiezuinig proces mogelijk is.

Schema's van de voorbereiding van de FeHCH-nanobots en het proces voor NP-verwijdering. Credit:Korea Instituut voor Wetenschap en Technologie

"Deze technologie heeft een groot potentieel voor commercialisering als kandidaatmateriaal dat kan worden toegepast op algemene rivieren, afvalwaterzuiveringsinstallaties en waterzuiveringsinstallaties", aldus Dr. Choi van KIST. “Het ontwikkelde materiaal kan niet alleen worden ingezet voor nanoplastics in water, maar ook om radioactief cesium op te ruimen en zo te zorgen voor veilig water.”

Dr. Youngkyun Jung, de eerste auteur van het artikel, zei:"Het principe van dit materiaal kan worden gebruikt om niet alleen nanoplastics te verwijderen, maar ook een verscheidenheid aan verontreinigingen in watersystemen."

Meer informatie: Youngkyun Jung et al, Door zichtbaar licht geïnduceerde zelfrijdende nanobots tegen nanoplastics, Wateronderzoek (2023). DOI:10.1016/j.watres.2023.120543

Journaalinformatie: Wateronderzoek

Aangeboden door Korea Institute of Science and Technology




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wetenschappers ontdekken nieuwe uitgestorven mierensoorten ingekapseld in barnsteen
  2. Hoe een extra-klok ultradiaanse hersenoscillator de circadiane tijdwaarneming ondersteunt
  3. Herinneren we ons slechte tijden beter dan goede?
  4. Studie werpt licht op het touwtrekken van kankercellen
  5. Vertaling (biologie): definitie, stappen, diagram
  6. De reden voor incubatie bij verschillende temperaturen in de microbiologie
  7. Foster-kikkervisjes triggeren het ouderlijk instinct bij gifkikkers
  8. Hoe evolueert de mens?
  9. Hoe wordt een zuivere cultuur direct voorbereid?

Wetenschap