Grafen jest dobry w usuwaniu zanieczyszczeń z wody, ale ten magiczny materiał nie jest jeszcze opłacalny komercyjnie. Ta sytuacja może się zmienić.
W niedawnym badaniu inżynierowie z University of Buffalo poinformowali o nowym procesie drukowania aerożeli grafenowych w 3D, który, jak powiedzieli, pokonuje dwie kluczowe przeszkody, skalowalność i tworzenie wystarczająco stabilnej wersji materiału, którą można ponownie wykorzystać do uzdatniania wody.
Naszym celem jest bezpieczne usuwanie zanieczyszczeń z wody bez uwalniania jakichkolwiek problematycznych pozostałości chemicznych. Dr Nirupam Aich, współautor badania i adiunkt inżynierii środowiska w Szkole Inżynierii i Nauk Stosowanych Uniwersytetu UB, powiedział, że stworzony przez nas aerożel może zachować swoją strukturę po umieszczeniu w systemie uzdatniania wody i może być używany w różnych zastosowaniach uzdatniania wody.
Badanie: „Drukowane 3D aerożele grafenowo-biopolimerowe do usuwania zanieczyszczeń z wody: dowód koncepcji” zostało opublikowane w czasopiśmie „Environmental Science: Nano” z serii Emerging Investigator. Dr Arvid Masud, były student Aich Lab, jest głównym autorem; Dr Zhou Chi, profesor nadzwyczajny inżynierii przemysłowej i systemów na Uniwersytecie Pekińskim, jest jednym z autorów tego artykułu.
Aerożel to lekka, wysoce porowata substancja stała. Powstaje przez zastąpienie cieczy w żelu gazem, tak aby powstałe ciało stałe miało taki sam rozmiar jak oryginalne ciało stałe. Ich struktura jest podobna do pianki polistyrenowej: są bardzo porowate, lekkie, ale mocne i elastyczne.
Grafen to nanomateriał składający się z węgla pierwiastkowego, składający się z pojedynczej warstwy atomów węgla ułożonych w powtarzającą się siatkę heksagonalną.
Aby uzyskać atramenty grafenowe o odpowiednim stężeniu, naukowcy zwrócili się o pomoc do natury. Dodali do niego dwa biopolimery: polidopaminę (syntetyczny materiał, potocznie zwany PDA, podobny do wydzieliny adhezyjnej małża) oraz albuminę surowicy bydlęcej (białko pochodzące od krów).
W testach zrekonfigurowany aerożel usunął niektóre metale ciężkie, takie jak ołów i chrom, które są plagą systemów wody pitnej w całym kraju. Może również usuwać barwniki organiczne, takie jak kationowy błękit metylenowy i anionowy błękit Evansa, a także rozpuszczalniki organiczne, takie jak n-heksan, heptan i toluen.
Aby udowodnić potencjał ponownego wykorzystania aerożeli, naukowcy 10 razy zastosowali w aerożelach rozpuszczalniki organiczne. Za każdym razem usuwa 100% rozpuszczalnika. Naukowcy poinformowali również, że po trzecim cyklu zdolność aerożelu do wychwytywania błękitu metylenowego zmniejszyła się o 2-20%.
Aich powiedział, że aerożele można również powiększać, ponieważ w przeciwieństwie do nanoarkuszów, aerożele można drukować w większych rozmiarach. Powiedział, że eliminuje to problemy związane z poprzednią produkcją na dużą skalę i pozwala na zastosowanie procesu w dużych obiektach, takich jak oczyszczalnie ścieków. Dodał, że aerożele można wyjąć z wody i użyć ponownie w innym miejscu, a w wodzie nie pozostaną żadne resztki.
Aich jest częścią wspólnego projektu UB i University of Pittsburgh. Projektem kieruje dr Diana Aga, profesor chemii na UB, aby znaleźć metody i narzędzia do degradacji substancji fluorowych i polifluoroalkilowych (PFAS). PFAS jest substancją toksyczną, która jest trudna do rozkładu i nazywana jest „wieczną substancją chemiczną”. Aich zauważył podobieństwa między tym a jego pracą nad aerożelami 3D i ma nadzieję, że wyniki tych dwóch projektów można połączyć, aby stworzyć skuteczniejszy sposób usuwania zanieczyszczeń z wody.
Możemy używać tych aerożeli nie tylko do zawierania cząstek grafenu, ale także używać cząstek nanometali jako katalizatorów. Aich powiedział, że przyszłym celem jest osadzenie cząstek nanometalu w ściankach i powierzchniach aerożeli. Mogą nie tylko degradować lub niszczyć organizmy. Zanieczyszczenia mogą również niszczyć zanieczyszczenia chemiczne.
Aich, Chi i Masud złożyli wniosek patentowy na opisany w badaniu aerożel grafenowy i poszukują partnerów przemysłowych do komercjalizacji tego procesu.
Link do tego artykułu: Nowy proces drukowania aerożelu grafenowego w 3D
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji 
