Композитные материалы для очистки воды

Удаление сложных загрязнений из воды путем использования поддерживаемых ионных фаз жидкостей.

Свежая, чистая вода, приходящая прямо из крана – действительно удобно. В развивающихся странах люди вынуждены пить воду из грязной реки. Водные фильтры могут помочь путем быстрого преобразования загрязненной поверхностной или грунтовой воды в безопасную питьевую воду. В журнале Angewandte Chemie исследователи представили новый мультифункциональный композитный материал, который удаляет неорганические, органические, радиоактивные и микробиологические частицы из воды.

Обычно для очистки воды используется несколько фильтров, каждый из которых предназначен для удаления определённого типа загрязнения. Новый материал фильтра является многофункциональным. Ученые из университетов Улм (Германия) и Сарагоса (Испания) заинтересовались новой возможностью применения материалов, которая позволяет внедрить молекулярные компоненты в мультифункциональные композитные материалы, называемые SILP (поддерживаемые ионные фазы жидкости) материалами. Ионная жидкость представляет собой соль, которая плавится при комнатной температуре, превращаясь в жидкость без возможности растворения. Когда подобная ионная жидкость адсорбируется на твердое основание, она формирует твердый композитный материал со свойствами, которые могут быть выборочно изменены химическим путем.

Исследователи во главе с Скоттом Митчелом и Карстеном Стребом сейчас производят первую SLIP на основе полиоксометаллата (POM). POM представляет собой кластеры молекулярных металл-оксидных переходов, в которых атомы металлов соединены с помощью атомов кислорода, образуя трехмерную сеть.

Для нового фильтрующего материала они выбрали анионы полиоксовольфрама. Эти анионы имеют связывающий участок, который может захватывать ионы тяжелых металлов. Выделенные ими контрионы представляют собой объемные катионы тетраалкиламмония, известные своими антибактериальным эффектом. Получившаяся ионная жидкость гидрофобна, т.е. не взаимодействует с водой, и образует стабильный тонкий слой на поверхности. Использовав пористую опору из диоксида кремния, исследователи получили сухой измельченный порошок, который легко перевозить и переносить.

В лабораторных экспериментах анионы нового композитного вещества надежно удаляют ионы свинца, никеля, меди, хрома и кобальта. Радиоактивный уран в форме UO(2)(2+) был пойман с помощью диоксида кремния. Так же растворимая в воде голубая тритиловая краска, используемая обычно в текстильной промышленности, была полностью удалена за счет липофильного свойства ионной жидкости. Антимикробные катионы эффективно предотвращают рост E. coli. бактерии.

Исследователи надеяться, что их новый «POM-SLIP» фильтрующий материал станет основой для производства систем фильтрации, которые можно будет использовать для надежной очистки воды в удаленных районах и развивающихся странах, а также после стихийных бедствий и химических заражений.

Назад

Не менее интересно