โซลูชั่นเพื่อความท้าทายน้ำอยู่ที่อินเตอร์เฟส

Anonim

เพื่อตอบสนองความขาดแคลนน้ำที่สูงขึ้นนักวิจัยชั้นนำของ Argonne National Laboratory Seth Darling ได้อธิบายถึงนวัตกรรมด้านการวิจัยที่ทันสมัยที่สุดซึ่งสามารถตอบสนองการเข้าถึงน้ำสะอาดทั่วโลกได้ กระดาษที่ครอบคลุมของเขามุ่งเน้นไปที่การทำความเข้าใจและควบคุมการเชื่อมต่อระหว่างวัสดุและน้ำ

การเชื่อมต่อจะกำหนดประสิทธิภาพของเทคโนโลยีเช่นเซ็นเซอร์คุณภาพน้ำ, แผ่นกรองและท่อ ห้องปฏิบัติการของตัวเองของ Darling กำลังทำงานกับตัวดูดซับเพื่อเพิ่มการบำบัดน้ำ เขานำเสนอผลการวิจัยของเขาใน วารสาร Journal of Applied Physics ในสัปดาห์นี้

ตัวดูดซับ

การดูดซับเป็นกลไกที่ดีที่สุดในการทำความสะอาดน้ำ ในขั้นตอนนี้สารปนเปื้อนยึดติดกับพื้นผิวของวัสดุที่เป็นรูพรุนเพื่อเพิ่มอัตราส่วนระหว่างผิวกับปริมาตร

คาร์บอนที่มีรูพรุนสูงเป็นสารที่ใช้มากที่สุดเนื่องจากมีปริมาณมากและไม่แพง Zeolites สามารถดักจับโมเลกุลทั้งหมดในโครงสร้างกรงผลึก 3-D ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถเลือกสารประกอบเฉพาะจากสารละลายที่มีน้ำ ตัวดูดซับพอลิเมอร์มีความยืดหยุ่นในการออกแบบของพวกเขา

"เราจะยังคงพึ่งพาเทคโนโลยีที่พิสูจน์แล้วเหล่านี้" ดาร์ลิงกล่าว "แต่ยังมีความต้องการเร่งด่วนสำหรับตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานมากขึ้น"

สามารถนำมาใช้

การสามารถนำกลับมาใช้ใหม่เป็นตัวชี้วัดที่สำคัญสำหรับวัสดุดูดซับซึ่งจะช่วยลดต้นทุนและเพิ่มความยั่งยืนของกระบวนการบำบัด โฟมโพลีเมอร์ฟองน้ำเป็นผู้สมัครที่มีแนวโน้มว่าจะใช้วิธีนี้

Darling กำลังมุ่งหน้าไปยังกลุ่มที่สร้าง Oleo Sponge ซึ่งสามารถดูดน้ำได้ถึง 90 เท่าของน้ำมันตลอดคอลัมน์น้ำทั้งหมด นักวิจัยได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า SIS (sequential infiltration synthesis) เพื่อสร้าง Oleo Sponge การใช้ SIS ทำให้โลหะออกไซด์ภายในเส้นใยโฟมเปลี่ยนเป็นโฟมโพลียูรีเทนที่พบในเบาะรองนั่งและตัวดูดซับน้ำมัน

ออกไซด์ทำหน้าที่เป็น "กาว" ที่โมเลกุลน้ำมันหล่อเลี้ยง (oleophilic) แนบ น้ำมันที่นำกลับมาใช้ใหม่ถูกดึงออกจากฟองน้ำจึงสามารถนำมาใช้ซ้ำได้

กำหนดเป้าหมายสารมลพิษส่วนบุคคล

นักวิจัยยังได้ออกแบบ sorbents รุ่นต่อไปที่มีความจำเพาะสูงกว่า - มีอำนาจในการกำหนดเป้าหมายสารมลพิษแต่ละตัว นักวิจัยสามารถปรับแต่งสมบัติระหว่างผิวเพื่อดูดซับโมเลกุลเฉพาะเพื่อจับสารปนเปื้อนในน้ำที่ท้าทายเช่นสารอาหารและโลหะหนัก

ขณะนี้นักวิจัยกำลังตรวจสอบวิธีการใช้กรอบโครงสร้างอินทรีย์โลหะ (MOFs) ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้แล้วในการดูดซับก๊าซเพื่อการนี้ ที่เกี่ยวข้องกับ zeolites, MOFs ประกอบด้วยไอออนโลหะหรือกลุ่มที่ผูกพันตามแกนด์อินทรีย์ MOFs มีพื้นที่ผิวสูงสามารถควบคุมโครงสร้างและรูพรุนได้

"เรามีวิกฤตน้ำซึ่งขึ้นอยู่กับประชากรที่เพิ่มขึ้นการกลายเป็นเมืองและการทำลายสภาพภูมิอากาศและการใช้น้ำของเราอย่างไม่ยั่งยืน" นายดาร์ลิงกล่าว "ส่วนหนึ่งของการแก้ไขปัญหานี้คือการแก้ปัญหาด้านนโยบาย แต่เราต้องใช้เทคโนโลยีใหม่ประหยัดพลังงานและประหยัดค่าใช้จ่ายมากขึ้น"

menu
menu