V Japonsku odstraňujú ťažké kovy z vody pomocou nanouhlíkov a elektrických impulzov

Prítomnosť toxických kovov vo vode, ktoré pochádzajú z priemyselných zdrojov, spôsobuje, že úprava vody sa výrazne komplikuje. Takto znečistené kvapaliny sú totiž schopné aj na desaťročia kontaminovať zásoby podzemnej vody.

Japonskí vedci však prišli s novou technológiou, ktorá môže pomôcť riešiť tento dlhodobý problém. Účinnú úpravu vody vedia totiž zabezpečiť pomocou elektricky nabitých nanouhlíkov, ktoré efektívnejšie filtrujú ióny ťažkých kovov zo zmesi.

Ťažké kovy odstraňujú rôznymi metódami

V priebehu rokov svet zaznamenal množstvo inovatívnych prístupov na odstraňovanie stopových množstiev toxických kovov, ako sú arzén, ortuť, cín a olovo z priemyselných vodných zdrojov.

Zahŕňali napríklad takzvané mikroboty s vlastným pohonom, ktoré sa „brodia“ cez vzorky vody a zbierajú kovové ióny. Ďalším príkladom sú filtre vyrobené z kremeňa, ktoré dokážu odstrániť až 99 percent ťažkých kovov. Väčšinou však ide o nákladnejšie metódy.

Na odstraňovanie toxických kovov vedci využívajú dokonca aj odpad z cibule a cesnaku, avšak len pre menšie aplikácie.

Ďalšou možnosťou je použitie nanouhlíkov, malých kúskov materiálu na báze uhlíka, ktoré sa ukázali ako sľubné v aplikáciách na čistenie vody vďaka schopnosti viazať na seba ióny ťažkých kovov, ako sú olovo a ortuť prostredníctvom molekulárnych síl.

Takáto príťažlivá sila je však sama o sebe slabá, takže vedci univerzity v Nagoji sa snažia vylepšiť tieto metódy zdokonalením výrobného procesu. Vyvinuli totiž jednostupňový výrobný proces, ktorý zlepšuje schopnosť nanouhlíkov odstraňovať toxické ióny ťažkých kovov z vody.

Zistenia uverejnené v časopise ACS Applied Nano Materials by tak mohli pomôcť pri úsilí o zlepšenie univerzálneho prístupu k čistej vode.

Zlepšenie adsorpcie

Rôzne nanouhlíky sa využívajú na čistenie vody aj odpadovej vody adsorbovaním farbív, plynov, organických zlúčenín a toxických kovových iónov.

Tieto nanouhlíky môžu adsorbovať ióny ťažkých kovov, ako je napríklad olovo a ortuť, na svoje povrchy prostredníctvom molekulárnych príťažlivých síl. Táto príťažlivosť je však slabá, a preto bez „vylepšenia“ nie sú veľmi efektívnymi adsorbentmi.

Aby sa zlepšila adsorpcia, vedci uvažujú o pridaní molekúl k nanouhlíkom, ako sú aminoskupiny, ktoré tvoria silnejšie chemické väzby s ťažkými kovmi.

Snažia sa tiež nájsť spôsoby, ako využiť všetky dostupné povrchy nanouhlíkov na adsorpciu kovových iónov, vrátane povrchov ich vnútorných pórov. Práve to by zvýšilo ich schopnosť adsorbovať viac kovových iónov naraz.

Nanouhlík a elektrické impulzy

Materiálový vedec Nagahiro Saito z Nagoya University spolu so svojím výskumným tímom vyvinul novú metódu syntézy takzvaného „aminomodifikovaného nanouhlíka“, ktorý účinnejšie adsorbuje viacero iónov ťažkých kovov v porovnaní s konvenčnými metódami.

Foto: Nagoya University

Výskumníci zmiešali fenol ako zdroj uhlíka so zlúčeninou nazývanou APTES ako zdroj aminoskupín. Túto zmes umiestnili do sklenenej komory a následne vystavili vysokému napätiu, čím sa vytvorila plazma v kvapaline.

Celý proces trval 20 minút. Výsledkom bolo, že sa vytvorili čierne zrazeniny aminomodifikovaných uhlíkov, ktoré vedci zhromaždili, premyli a vysušili.

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.