_ Nanofibrele elimină apa de coloranți periculoși: cercetătorii dezvoltă filtre eficiente bazate pe deșeuri de celuloză

Folosirea deșeurilor pentru purificarea apei poate părea contraintuitiv. Dar la TU Wien, asta este exact ceea ce s-a realizat acum. Cercetătorii au dezvoltat o nanostructură specială pentru a filtra o clasă larg răspândită de coloranți nocivi din apă.

O componentă crucială este un material care este considerat deșeu: celuloza folosită, de exemplu sub formă de cârpe de curățat sau pahare de hârtie. Celuloza este utilizată pentru a acoperi o nano-țesătură fină pentru a crea un filtru eficient pentru apa poluată. Lucrarea este publicată în revista Small Science.

Coloranții organici reprezintă cel mai mare grup de coloranți sintetici, inclusiv așa-numiții compuși azoici. Sunt folosiți pe scară largă în industria textilă, chiar și în țările în care se acordă puțină atenție protecției mediului, iar coloranții ajung adesea în apele uzate nefiltrate.

„Acest lucru este periculos deoarece astfel de coloranți se degradează foarte lent, ei poate rămâne în apă mult timp și reprezintă un mare pericol pentru oameni și natură”, spune prof. Günther Rupprechter de la Institutul de Chimie a Materialelor de la TU Wien.

Există diverse materiale care pot lega astfel de coloranți. . Dar numai asta nu este suficient. „Dacă pur și simplu lăsați apa poluată să curgă peste o peliculă filtrantă care poate lega coloranții, efectul de curățare este scăzut”, explică Rupprechter.

„Este mult mai bine să creați o nanomateriale din multe fibre minuscule și lasă apa să se scurgă.” Apa intră apoi în contact cu o suprafață mult mai mare și, astfel, pot fi legate multe mai multe molecule de colorant organic.

„Lucrăm cu nanoceluloză semicristalină, care poate fi produsă din deșeuri.” spune Qaisar Maqbool, primul autor al studiului și postdoc în grupul de cercetare al lui Rupprechter. „Substanțele care conțin metal sunt adesea folosite în scopuri similare. Materialul nostru, pe de altă parte, este complet inofensiv pentru mediu și îl putem produce și prin reciclarea deșeurilor de hârtie.”

Această nanoceluloză. este „filat” împreună cu poliacrilonitrilul plastic în nanostructuri. Cu toate acestea, acest lucru necesită multă abilitate tehnică. Echipa de la TU Wien a avut succes cu un așa-numit proces de electrofilare. În acest proces, materialul este pulverizat sub formă lichidă, picăturile sunt încărcate electric și trimise printr-un câmp electric.

„Acest lucru asigură că lichidul formează fire extrem de fine cu un diametru de 180 până la 200 de nanometri în timpul vindecare”, spune Rupprechter. Aceste fire formează un țesut fin cu o suprafață mare - așa-numita „nanoweb”. Pe un centimetru pătrat poate fi amplasată o rețea de fire, cu o suprafață totală de peste 10 cm2.

Testele cu aceste nanostructuri acoperite cu celuloză au avut mare succes: În trei cicluri, apa contaminată cu violet colorantul a fost purificat și 95% din colorant a fost îndepărtat. „Coloranții rămân stocați în nanoweb. Apoi puteți fie să eliminați întreaga rețea, fie să o regenerați, să dizolvați coloranții stocați și să refolosiți țesătura filtrantă”, explică Rupprechter.

Cu toate acestea, este nevoie de mai multă muncă. finalizat: evaluarea proprietăților mecanice ale nanopânzelor sofisticate, efectuarea de teste de biocompatibilitate, evaluarea sensibilității la poluanți mai complecși și atingerea scalabilității la standarde de calitate industrială.

Acum Rupprechter și echipa sa de cercetare doresc să investigheze modul în care acest colorant tehnologia de filtrare poate fi transferată în alte domenii de aplicare.

„Această tehnologie ar putea fi, de asemenea, foarte interesantă pentru domeniul medical”, crede Rupprechter. „Dializa, de exemplu, necesită, de asemenea, filtrarea substanțelor chimice foarte specifice dintr-un lichid”. Nanomaterialele acoperite pot fi utile pentru astfel de aplicații.

(Fluierul)