Một bộ lọc nước mới có thể loại bỏ các ion kim loại nặng độc hại và các chất phóng xạ chỉ trong một lần.

Màng lọc là sự kết hợp của hai vật liệu giá rẻ: sợi protein whey và than hoạt tính. Công nghệ đơn giản khắc phục một số nhược điểm của các phương thức hiện có, thường tốn kém và chỉ có thể loại bỏ một yếu tố cụ thể hoặc có công suất lọc rất nhỏ.

Raffaele Mezzenga, giáo sư về thực phẩm và nguyên liệu mềm tại ETH Zurich cho biết, dự án này là một trong những điều quan trọng nhất mà tôi từng làm. Ông và đồng nghiệp Sreenath Bolisetty mô tả công nghệ trên tạp chí Công nghệ nano tự nhiên.

Trung tâm của hệ thống lọc là một loại màng lai mới được tạo thành từ than hoạt tính và các sợi protein whey cứng, cứng. Hai thành phần là rẻ tiền và đơn giản để sản xuất.

Các protein whey bị biến tính, khiến chúng căng ra, và cuối cùng kết hợp với nhau dưới dạng các sợi cơ amyloid. Cùng với than hoạt tính, các sợi này được áp dụng cho một vật liệu nền phù hợp, chẳng hạn như giấy lọc cellulose. Hàm lượng carbon là 98 phần trăm, với phần trăm 2 chỉ được tạo thành bởi protein.

Phục hồi vàng có giá trị

Màng lai này hấp thụ các kim loại nặng khác nhau theo cách không đặc hiệu, bao gồm các yếu tố liên quan đến công nghiệp, như chì, thủy ngân, vàng và palađi. Tuy nhiên, nó cũng hấp thụ các chất phóng xạ, chẳng hạn như uranium hoặc phốt pho-32, có liên quan đến chất thải hạt nhân hoặc một số liệu pháp điều trị ung thư, tương ứng.

Màng này cũng loại bỏ các xyanua kim loại có độc tính cao khỏi nước. Loại vật liệu này bao gồm vàng xyanua, được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp điện tử để sản xuất các dây dẫn trên bảng mạch.

Màng cung cấp một cách đơn giản để lọc ra và thu hồi vàng, do đó hệ thống lọc có thể một ngày đóng một vai trò quan trọng trong việc tái chế vàng.

Mezzenga cho biết, lợi nhuận được tạo ra từ vàng thu hồi cao gấp nhiều lần so với chi phí của màng lai.

Cách thức thực hiện

Quá trình lọc cực kỳ đơn giản: Nước nhiễm bẩn được hút qua màng bằng chân không.

"Một chân không đủ mạnh có thể được sản xuất với một bơm tay đơn giản," Mezzenga nói, "đó sẽ cho phép hệ thống được vận hành mà không có điện."

Hệ thống này có khả năng mở rộng gần như vô tận, giúp tiết kiệm chi phí khi bơm lượng nước lớn.

Khi các chất độc hại được hút qua bộ lọc, chúng dính dính chủ yếu vào các sợi protein, có nhiều vị trí liên kết nơi các ion kim loại riêng lẻ có thể cập bến. Tuy nhiên, diện tích bề mặt lớn của than hoạt tính cũng có thể hấp thụ một lượng lớn chất độc, làm chậm sự bão hòa của màng.

Ngoài ra, các sợi protein cho độ bền cơ học vào màng và ở nhiệt độ cao cho phép các ion bị bẫy được chuyển đổi hóa học thành các hạt nano kim loại có giá trị.

công suất rất cao

Mezzenga là nhiệt tình về công suất lọc màng lai của. Trong các thử nghiệm với thủy ngân clorua, ví dụ, nồng độ thủy ngân có trong dịch lọc đã giảm hơn 99.5 phần trăm.

Hiệu quả còn cao hơn với kali vàng hợp chất xyanua độc, nơi 99.98 phần trăm của các hợp chất đã bị ràng buộc vào màng, hoặc với các muối chì, nơi mà hiệu quả lớn hơn 99.97 phần trăm. Và với uranium, 99.4 phần trăm nồng độ ban đầu đã được ghi nhận trong quá lọc.

"Chúng tôi đã đạt được những giá trị cao chỉ trong một pass duy nhất," Bolisetty nói.

Thậm chí trên nhiều đường chuyền, màng lai lọc ra các chất độc hại với mức độ tin cậy cao. Mặc dù nồng độ thủy ngân trong dịch lọc tăng bởi một yếu tố của 10 từ 0.4 ppm (phần triệu) để 4.2 ppm sau 10 trôi qua, số lượng các protein được sử dụng là cực kỳ thấp.

Để lọc nửa lít nước bị ô nhiễm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một màng nặng chỉ 10 gam, trong đó 7 phần trăm trọng lượng được tạo thành từ các sợi protein.

"Một kg protein whey sẽ đủ để làm sạch 90,000 lít nước," Mezzenga nói.

Điều này cho thấy hiệu quả có thể được tăng thêm hàm lượng protein hơn trong màng, ông cho biết thêm, nhấn mạnh tính linh hoạt của phương pháp mới này.

Mezzenga, người đã được cấp bằng sáng chế công nghệ, tự tin rằng bộ lọc sẽ tìm đường ra thị trường.

"Có rất nhiều ứng dụng cho nó, và nước là một trong những vấn đề cấp bách nhất mà chúng ta phải đối mặt ngày hôm nay," ông nói thêm.

nguồn: ETH Zurich

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon