Новый нанофильтр ускорит очистку воды в сто раз
Вода – источник жизни. И учёные стремятся сделать его максимально чистым. Они создают фильтры, которые удаляют из воды микропластик, радиоактивные элементы и тяжёлые металлы, а также превращают солёную воду в пресную.
Однако проблема загрязнения по-прежнему заботит экологов. Сегодня, по статистике, каждый девятый человек в мире не имеет доступа к чистой воде. В основном это жители стран третьего мира, которым не доступны инновационные технологии.
Поэтому австралийские учёные из Мельбурнского королевского технологического университета и Университета Нового Южного Уэльса решили создать новую технологию фильтрации, которая будет недорогой и достаточно простой, а также ускорит сам процесс очистки.
"Загрязнение тяжёлыми металлами вызывает серьёзные проблемы со здоровьем, и особенно уязвимы дети. Новый нанофильтр может быть дешёвым и ультрабыстрым решением проблемы", — рассказывает соавтор исследования Али Завабети (Ali Zavabeti).
В качестве фильтрующего материала его команда использовала наноструктуры, которые образуются естественным путём при плавлении металлов.
Исследователи создали особый сплав, объединив жидкие металлы на основе галлия с алюминием. Такой процесс можно проводить при комнатной температуре: галлий плавится при 30 градусах Цельсия.
Когда полученный сплав подвергается воздействию воды, на его поверхности образуются тончайшие – в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса – листы оксида алюминия.
Затем их помещают в специальную шероховатую форму, чтобы они стали пористыми. Такое свойство и позволяет фильтровать воду: жидкость быстро просачивается сквозь поры, а оксид алюминия тем временем задерживает загрязняющие вещества.
Капля металла с листами оксида алюминия, выращенными на её поверхности. "Хлопья" состоят примерно из 20 тысяч нанолистов, сложенных вместе.
"Фильтр удаляет свинец и нефть из воды, но мы также знаем, что он может нацеливаться на другие распространённые загрязняющие вещества. Предыдущие исследования показали, что используемые нами материалы эффективны для поглощения таких веществ как ртуть, сульфаты и фосфаты", — отмечает Завабети.
По его словам, проверка нанофильтра показала, что он эффективно очищает воду, в которой уровни загрязнения в 13 раз превышают безопасные показатели. А по скорости очистки новая технология превосходит существующие в невероятные сто раз, утверждают специалисты.
Также отмечается, что одну и ту же "партию" сплава можно использовать многократно для создания новых наноструктур.
Примечательно, что метод, разработанный учёными, может быть использован для "выращивания" не только ультратонких листов, но и нановолокон. А процесс плавления металла, разработанный исследователями, имеет потенциальные возможности применения в различных отраслях промышленности.
"Создание этих материалов традиционно является энергоёмким, требует высоких температур, длительной обработки и использования токсичных металлов. Химия жидкого металла позволяет избежать всех этих проблем, поэтому это выдающаяся альтернатива", — добавляет глава исследовательской группы профессор Курош Калантар-заде (Kourosh Kalantar-zadeh).
Научная статья с более подробным описанием разработки опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
Добавим, что ранее инженеры создали систему очистки воды на основе структур Тьюринга и представили фильтр, который работает на солнечной энергии. Также авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) сообщали о российских разработках в этой сфере: устройстве, которое фильтрует воду в экстремальных условиях, и новом методе очистки воды путём взрывного разрушения капель.