Прорыв в очистке воды: создана экологичная технология, удаляющая токсичные частицы

Команда ученых из Университета Райса в сотрудничестве с международными партнерами разработали первую экологичную технологию для быстрого улавливания и уничтожения токсичных частиц, известных как "вечные химикаты" (ПФАС). Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Materials и знаменуют важный шаг на пути к решению одной из самых стойких экологических угроз в мире, пишет PHYS.org.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

"Вечные химикаты" на Земле

ПФАС – синтетические химические вещества, впервые произведенные в 1940-х годах и используемые в самых разных продуктах: т тефлоновых сковородок до водонепроницаемой одежды и упаковки для пищевых продуктов. Эти вещества оказались невероятно стойкими перед воздействием тепла, жира и воды, что сделало их ценными для промышленности и потребителей. Но эта же устойчивость означает, что они не поддаются быстрому разложению – за это их прозвали "вечными химикатами".

Предыдущие исследования также показали, что ПФАС уже содержатся в воде, почве и воздухе по всему миру. Исследования также связали их с поражением печени, репродуктивными расстройствами, нарушениями иммунной системы и некоторыми видами рака. Попытки очистить ПФАС от проблем не увенчались успехом, поскольку эти химические вещества трудно удалить и уничтожить после попадания в окружающую среду.

Методы очистки от ПФАС

Традиционные методы очистки от ПФАС обычно основаны на адсорбции, при которой молекулы прикрепляются к таким материалам, как активированный уголь или ионообменные смолы. Несмотря на широкое распространение этих методов, они имеют целый ряд недостатков, в том числе:

• низкая эффективность;
• низкая производительность;
• ограниченная производительность;
• образование отходов, требующих утилизации.

По словам соавтора исследования, профессора молекулярной нанотехнологии Майкла Вонга, современные методы удаления "вечных химикатов" слишком медленные, неэффективные и создают вторичные отходы. Однако новая технология представляет собой устойчивую и высокоэффективную альтернативу.

Новый метод удаления "вечных химикатов"

Новая технология, по словам ученых, основана на слоистом двойном гидроксиде из меди и алюминия. Команда экспериментировала с этими материалами и обнаружила, что один из составов с нитратом может адсорбировать ПФАС с рекордной эффективностью.

По словам авторов исследования, результаты указывают на то, что новое соединение улавливает ПФАС более чем в 1000 раз лучше, чем другие материалы. Кроме того, материал работал невероятно быстро, удаляя большие количества ПФАС за считанные минуты, примерно в 100 раз быстрее, чем коммерческие угольные фильтры.

Считается, что эффективность материала обусловлена его уникальной внутренней структурой. Организованные медно-алюминиевые слои в сочетании с небольшим дисбалансом зарядов создают идеальную среду для быстрого и прочного связывания молекул ПФАС.

Команда также проверила практичность новой технологии, проверив ее на речной и водопроводной воде, а также сточных водах. Во всех случаях он показал высокую эффективность, хорошо работая как в статических, так и в проточных системах.