ข้อมูล

ข้อบกพร่องในความเร็วในการกรองทำความสะอาดสารเคมีที่เป็นพิษในน้ำ

ข้อบกพร่องในความเร็วในการกรองทำความสะอาดสารเคมีที่เป็นพิษในน้ำ

นักวิจัยที่ต้องการหาวิธีกำจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมได้คิดค้นวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานง่าย: ใช้ตัวกรองที่มีข้อบกพร่อง

การสร้างตัวกรองที่มีรูพรุนมากขึ้น

นักวิจัยจาก Rice University ในเท็กซัสได้เปิดเผยตัวกรองรูปแบบใหม่สำหรับการดูดซับสิ่งปนเปื้อนจากน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมซึ่งไม่ได้สมบูรณ์แบบเท่ากับตัวกรองรุ่นก่อน ๆ และนั่นคือประเด็น

ดูเพิ่มเติม: การศึกษาพบระดับสูงของจุลินทรีย์ในน้ำที่มีขวด

ในบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร American Chemical Society ACS เคมีและวิศวกรรมที่ยั่งยืนMichael Wong, Chelsea Clark และทีมงานของพวกเขาที่ Rice University ได้แสดงให้เห็นว่าเมื่อต้องดูดซับกรด perfluorooctanesulfonic (PFOS) แล้วการไม่มีรูพรุนจะไม่ดีกว่าเสมอไป

พวกเขาพัฒนาตัวกรองวัสดุนาโนที่มีรูพรุนสูงชนิดใหม่ที่เรียกว่าโครงร่างโลหะอินทรีย์ (MOF) ที่ดูดซับ PFOS จากน้ำเสียเร็วกว่าตัวกรองอื่น ๆ ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อพวกเขานำรูขนาดนาโนเมตรที่ปกติคิดว่าเป็นข้อบกพร่องเข้าไปในวัสดุพวกเขาพบว่า MOF สามารถกักเก็บ PFOS ได้มากกว่าเดิม

“ เรากำลังก้าวไปในทิศทางที่ถูกต้องในการพัฒนาวัสดุที่สามารถบำบัดของเสียจากอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพในการปนเปื้อน PFAS ทั้งหมดในระดับส่วนต่อพันล้านและส่วนต่อล้านซึ่งเป็นเรื่องยากมากที่จะทำได้โดยใช้เทคโนโลยีปัจจุบันเช่นการเปิดใช้งานแบบละเอียด ระบบที่ใช้คาร์บอนหรือกากตะกอน "หว่องศาสตราจารย์วิชาเคมีและประธานภาควิชาวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลของข้าวกล่าว

กรด Perfluorooctanesulfonic

PFOS เป็นสารปนเปื้อนทั่วไปที่พบในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมและถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคมานานหลายทศวรรษโดยเป็นสารป้องกันคราบเปื้อนที่เพิ่มลงในผ้าพรม ฯลฯ พบว่าเป็นพิษในมนุษย์ซึ่งเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในครอบครัว ของสารเคมีที่เป็นพิษเรียกว่าสารต่อและโพลีฟลูออโรอัลคิล (PFAS)

หน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา จำกัด ซึ่งอธิบาย PFAS ว่า“ คงอยู่มากในสิ่งแวดล้อมและในร่างกายมนุษย์ - หมายความว่าพวกมันจะไม่สลายและสามารถสะสมเมื่อเวลาผ่านไป” และ PFOS เป็นเรื่องของหลาย ๆ คดีสำคัญในสหรัฐอเมริกา

กรอบโลหะ - อินทรีย์

MOFs อ้างอิงจาก Wong เป็นโครงสร้างสามมิติที่ทำจากไอออนของโลหะและโมเลกุลอินทรีย์ที่สามารถประกอบตัวเองได้เมื่อไอออนของโลหะเริ่มมีปฏิกิริยากับสารประกอบอินทรีย์

พวกเขาสามารถพัฒนาเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งมีรูพรุนสูง แต่ได้แสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาในการกรองสารเคมีอื่น ๆ ดังนั้น Wong จึงเชื่อว่า MOFs จะเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการแก้ไข PFOS

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MOF ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพสูงในการจับโมเลกุลเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงและสามารถกักเก็บไว้ในปริมาณที่มีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น MOF บางส่วนหนึ่งกรัมอาจมีพื้นที่ผิวมากกว่าสนามฟุตบอล

ที่สำคัญกว่านั้นโครงสร้างขนาดรูพรุนและการทำงานของ MOF สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยนักเคมีในระหว่างการสังเคราะห์ทำให้สามารถกำหนดเป้าหมายของสารมลพิษที่เฉพาะเจาะจงได้แม่นยำยิ่งขึ้น

นี่เป็นกระบวนการที่คลาร์กใช้เพื่อแนะนำคุณสมบัติในการดูดซับเพิ่มเติมใน MOF ที่มีเอกสารอย่างดีซึ่งเรียกว่า UiO-66 ด้วยการเปลี่ยนปริมาณกรดไฮโดรคลอริกในระหว่างการสังเคราะห์เธอได้เพิ่ม“ ข้อบกพร่อง” ลงในตัวกรอง PFOS ซึ่งพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการดูดซับสารปนเปื้อนที่เป็นอันตราย

“ ข้อบกพร่องของรูขุมขนกว้างนั้นเป็นเว็บไซต์ของตัวเองสำหรับการดูดซับ PFAS ผ่านปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ชอบน้ำ” คลาร์กกล่าว “ พวกเขาปรับปรุงพฤติกรรมการดูดซับโดยการเพิ่มพื้นที่สำหรับโมเลกุลของ PFAS”