Ang bagong “Swiss Army Knife” ay naglilinis sa polusyon sa tubig

Pinag-aralan ng mga co-author na sina Vinayak Dravid at Stephanie Ribet ang substrate para sa pag-aalis at pagbawas ng phosphate. May-akda: Northwestern University

Unang ginamit upang sumipsip ng langis sa tubig, isang bagong espongha ang naghihiwalay ng labis na pospeyt mula sa tubig.

Ang polusyon ng pospeyt sa mga ilog, lawa at iba pang mga daanan ng tubig ay umabot sa mga mapanganib na antas, na sanhi ng pamumulaklak ng oxygen na algae sa pamumulaklak sa mga halaman at mga halaman sa tubig. Samantala, pinahihintulutan ng mga magsasaka sa buong mundo ang pagbawas sa suplay ng mga phosphate fertilizers, na nagpapakain sa kalahati ng suplay ng pagkain sa buong mundo.

May inspirasyon ng maraming kalapit na mga anyong tubig ng Chicago, a Northwestern Universityang koponan, na binuo ng koponan, ay bumuo ng isang pamamaraan ng magagamit muli na pag-alis at muling paggamit ng mga pospeyt mula sa kontaminadong tubig. Inihambing ng mga mananaliksik ang disenyo sa isang Swiss Army na kutsilyo upang matanggal ang mga kontaminant dahil inangkop nila ang lamad sa pagsipsip at kasunod na paglabas ng iba pang mga kontaminante.

Ang pag-aaral ay mai-publish sa panahon ng linggo ng Mayo 31, 2021 sa Mga pamamaraan sa National Academy of Science.

Ang posporus ay napapailalim sa parehong sistema ng pagkain sa buong mundo at lahat ng buhay sa mundo. Ito ay kinakailangan ng bawat buhay na organismo sa planeta: ang posporus ay matatagpuan sa mga lamad ng cell, sa scaffolding DNA at sa aming kalansay. Bagaman ang iba pang mga pangunahing elemento tulad ng oxygen at nitrogen ay matatagpuan sa himpapawid, ang posporus ay walang analogue. Ang isang maliit na bahagi ng kapaki-pakinabang na posporus ay nagmumula sa crust ng lupa, na tumatagal ng libo-libo o kahit milyun-milyong mga taon upang lagyan ng panahon. At nauubusan na ang aming mga minahan.

Ang artikulo ni Julia Rosen sa Atlantiko, na nakatuon sa 2021, ay tumutukoy sa sanaysay ni Isaac Asimov noong 1939 kung saan isang Amerikanong manunulat at kimiko ang tinawag na posporus na isang “bottleneck”.

Dahil sa kakulangan ng di-nababagong likas na mapagkukunang ito, nakalulungkot na marami sa ating mga lawa ang nagdurusa sa isang proseso na kilala bilang eutrophication, na nangyayari kapag ang maraming nutrisyon ay pumasok sa isang likas na mapagkukunan ng tubig. Tulad ng naipon ng mga pospeyt at iba pang mga mineral, ang mga nabubuhay sa halaman na halaman at algae ay naging sobrang siksik, nauubusan ng oxygen mula sa tubig at kalaunan ay pinapatay ang aquatic flora.

“Dati mas marami kaming ginagamit na mga phosphate,” sabi ni Stephanie Ribet, ang unang may-akda ng pahayagan. “Ngayon ay hinuhugot lamang namin ito mula sa lupa, gamitin ito minsan at pagkatapos gamitin hugasan ito sa isang mapagkukunan ng tubig. Kaya’t ito ay isang problema sa polusyon, isang problema sa pagpapanatili at isang pabilog na problema sa ekonomiya. “

Ang mga environmentalist at engineer ay ayon sa kaugalian na gumawa ng mga taktika upang matugunan ang lumalaking mga problemang pangkalusugan at pangkalusugan sa paligid ng mga phosphate sa pamamagitan ng pag-aalis ng mga phosphate mula sa mga mapagkukunan ng tubig. Kamakailan lamang ay nabago ang diin mula sa pagtanggal sa pagbawas ng phosphate.

“Ang ilang mga bagay ay maaaring laging magawa sa laboratoryo,” sabi ni Vinayak Dravid, ang may-akda ng pag-aaral. “Ngunit nandoon ang tsart ng Venn, pagdating sa pag-scale, kung saan kailangan mong ma-scale ang teknolohiya, nais mong maging mabisa ito at gusto mong maging abot-kayang. Dati, walang anuman sa intersection na ito ng tatlo, ngunit ang aming espongha ay tila isang platform na nakakatugon sa lahat ng pamantayan na ito. “

Si Dravid ay Propesor ni Abraham Harris sa Northwestern McCormick School of Engineering, Director-Founder ng Northwestern University Atomic at Nanoscale Characteristics Experimental Center (NUANCE) at Direktor ng Eksperimento ng Eksperimento. Si Dravid ay din ang direktor ng pandaigdigang mga pagkukusa ng International Institute of Nanotechnology ng Northwest. Si Ribet ay isang mag-aaral sa PhD sa lab ni Dravid at ang unang may-akda ng papel.

Ang isang magaan na pag-aalis ng pospeyt at pagbabawas ng lamad (PEARL) ay isang puno ng napakaliliit, may kakayahang umangkop na substrate (tulad ng isang espongha, tela, o pinahiran na hibla) na pumipili ng mga tagasunod hanggang sa 99% ng mga ions na phosphate mula sa kontaminadong tubig. Pinahiran ng phosphate-binding nanostructures, ang PEARL membrane ay maaaring iakma sa pamamagitan ng pagkontrol sa ph upang alinman sumipsip o magtago ng mga nutrisyon upang matiyak ang pagbawi ng pospeyt at muling paggamit ng lamad sa maraming mga siklo.

Ang mga modernong pamamaraan ng pagtanggal ng pospeyt ay batay sa mga kumplikado, napakahabang pamamaraan ng multistage. Karamihan din ay hindi nakakakuha ng pospeyt habang tinanggal at nagreresulta sa isang malaking dami ng pisikal na basura. Ang PEARL membrane ay nagbibigay ng isang simpleng isang-hakbang na proseso ng pagtanggal ng pospeyt na epektibo ring ibinalik ito. Ito ay magagamit muli at hindi nakakabuo ng pisikal na basura.

Gamit ang mga sample mula sa lugar ng reclaim ng tubig sa Chicago, sinubukan ng mga mananaliksik ang kanilang teorya na may dagdag na pagiging kumplikado ng mga totoong sample ng tubig.

“Madalas naming tawaging ito bilang ‘solusyon ng nanoscale sa problema sa gigaton,'” sabi ni Dravid. “Sa maraming paraan, ang mga pakikipag-ugnay na nanoscale na aming pinag-aaralan ay mahalaga para sa remediation sa antas ng macro.

Ipinakita ng koponan na ang diskarte na batay sa espongha ay epektibo sa kaliskis – mula sa mga milligram hanggang sa kilo, na nagpapahiwatig ng pag-scale pa ng higit pa.

Ang pag-aaral na ito ay batay sa isang nakaraang pag-unlad ng parehong koponan – Si Vikas Nandwana, isang miyembro ng pangkat na Dravid at kapwa may-akda ng pag-aaral na ito, ay ang unang may-akda na tumawag sa OHM (oleophilic hydrophobic multifunctional) na espongha na gumamit ng parehong platform ng espongha upang piliing alisin at mabawi ang langis mula sa kontaminasyon. langis sa tubig. Sa pamamagitan ng pagbabago ng nanomaterial coating sa lamad, plano ng koponan na susunod na gamitin ang istrakturang “plug and play” nito upang sundin ang mabibigat na riles. Inilahad din ni Ribet na posible na sabay na matanggal ang maraming mga kontaminante sa pamamagitan ng paglalapat ng maraming mga materyales na may indibidwal na pagkakatulad.

“Ang problema sa pag-aayos ng tubig na ito ay malapit na sa bahay,” sabi ni Ribet. “Ang kanlurang basin ng Lake Erie ay isa sa mga pangunahing lugar na iniisip mo tungkol sa eutrophication, at napasigla ako na malaman ang tungkol sa mga isyu sa pagwawasto ng tubig sa aming lugar ng Great Lakes.”

Ang pag-aaral na “Lightweight Membrane for Phosphate Elimination and Recovery (PEARL): Isang Diskarte sa Sustainable Environmental Remediation” ay suportado ng National Science Foundation (award number DMR-1929356). Ginamit ng pag-aaral ang mga pasilidad ng mapagkukunan ng SHyNE na suportado ng National Coordinated Nanotechnology Infrastructure Program (NSF-NCCI).

Ang pahayagan ay kapwa may-akda nina Benjamin Schindel, Roberto dos Reis at Vikas Nandwana, lahat mula sa Northwest.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.