Nanošpongie na graféne ako filtre priemyselných odpadových vôd
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 16. 8. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Inžinieri z Viedenskej univerzity vyvinuli nový kompozitný materiál, ktorý vytvára účinný filter na odstraňovanie organických znečisťujúcich látok z vody. Systém pritom využíva superporézne „nanošpongie“ vložené do listu grafénu.
Kľúčom k novým filtrom je trieda materiálov nazývaná ako kovalentné organické štruktúry (Covalent Organic Frameworks - COF). Tieto štruktúry sú extrémne porézne, vďaka čomu majú obrovský povrch na malom priestore, čo znamená, že sú účinné pri zachytávaní veľkého množstva molekúl. Príbuzné materiály známe ako kovovo-organické štruktúry sa skúmajú na použitie pri zachytávaní uhlíka, odsoľovaní alebo získavaní pitnej vody zo vzduchu a COF by mohli mať podobný súbor funkcií.
V novej štúdii sa výskumníci zamerali na použitie COF na odstraňovanie organických farbív z vody. Tieto chemikálie sú bežným znečisťovateľom priemyselných odpadových vôd a môžu byť toxické a karcinogénne. Nehovoriac o tom, že sa ťažko odstraňujú. Tím upravil COF tak, aby selektívne zachytávali molekuly organických farbív. To zahŕňa vytvorenie pórov správneho tvaru a veľkosti, od 0,8 do 1,6 nanometra, a dodanie povrchu záporného náboja, aby priťahoval kladne nabité molekuly farbív.
Bolo však potrebné prekonať ďalšiu prekážku. Keď sa materiál používa v práškovej forme, póry na vonkajších okrajoch sa najprv zaplnia molekulami, pričom tie v strede zostanú prázdne a v podstate nepoužiteľné. Tím preto vyvinul spôsob, ako COF rozložiť tak, že ho vypestuje na liste grafénu.
Konečným výsledkom bola dva nanometre hrubá vrstva COF na jednoatómovej vrstve grafénu, čo zvýšilo maximálnu kapacitu materiálu na udržanie molekúl organického farbiva. Samotný grafén má pomerne veľké póry, ktoré umožňujú rýchle prúdenie vody, zatiaľ čo COF vykonáva svoju prácu.
„Veľké póry grafénovej siete v kombinácii s ultratenkou vrstvou COF a jej veľkým počtom adsorpčných miest preto umožňujú mimoriadne rýchle a účinné čistenie odpadových vôd“, uviedli výskumníci.
Podľa tímu by táto technika mala byť aj pomerne lacná. Nie je potrebné použiť veľké množstvo grafénu a COF sa dá vyčistiť a opätovne použiť.
Výskum bol nedávno uverejnený v časopise Angewandte Chemie.
