Genom att använda speciellt skapade nanofiberbanor kan solljus förfallna färgämnena säkert, billigt och enkelt.

Från sjukvård till fracking och bortom, förmågan att rengöra avloppsvatten är avgörande på många områden. Ett team av forskare från Texas Tech University som arbetar med avancerade textilier har hittat ett nytt sätt att ta bort giftiga färgämnen från avloppsvatten, och deras tillvägagångssätt är säkrare, billigare och enklare än traditionella metoder. Deras resultat beskrivs i den kommande omslagsartikeln i online -tidskriften Particle &Particle Systems Characterization.

När tyger färgas, ett av de sista stegen är tvättprocessen, vilket hjälper till att både sätta färgämnet i tyget och ta bort eventuellt överflödigt färgämne. Problemet, dock, är att efter färgningsprocessen, vattnet är förorenat med kvarvarande syntetiska färgämnen och pigment - upp till 200, 000 ton varje år, med vissa uppskattningar. De flesta färgämnena kvarstår i miljön på grund av ineffektiva, icke-miljövänliga konventionella processer för avloppsvattenrening och det faktum att färgämnena är utformade för att hålla mot ljus, temperatur och tvättmedel - de saker som kan användas för att rengöra dem.

Tidigare, processen med att sönderfalla färgämnet har övervägande använt ultravioletta (UV) strålar. I samarbete med forskare vid institutionerna för kemiteknik och maskinteknik, Seshadri Ramkumar, en professor vid Texas Tech Department of Environmental Toxicology, och doktorand Lihua Lou har hittat ett sätt att sönderfalla färgämnet genom att filtrera vattnet genom speciella nanofiberbanor och utsätta det för synligt ljus - en process som kallas "fotodegradering".

Ramkumar säger att det finns flera anledningar till att synligt ljus är bättre än att använda UV -strålar.

"Den är grön, förnybar och miljövänlig, "Sa Ramkumar." Att använda synligt ljus för bildnedbrytning är inte skadligt, och det är kostnadseffektivt och lätt att använda. Det gör färgborttagningen i branschen ekonomisk. "

Ramkumars laboratorium, Nonwovens och Advanced Materials Laboratory, specialiserat sig på tekniska textilier. För denna studie, Lou tillsatte nanopartiklar i en polymerlösning, som sedan elektrospinnades till nanofibrer. När de sammansatta nanopartiklarna/nanofiberbanorna nedsänktes i vatten innehållande ett rödaktigt färgämne som kallas Rhodamine B (RhB), en kemisk reaktion inträffade.

Forskare fann att 80% av RhB degraderades inom sex timmar, och de återstående 20% försämrades långsamt, försvinner helt efter 49 dagar.

"Forskningen fokuserade på borttagning av giftiga färgämnen eftersom det är en ihållande utmaning för textilindustrin, "Noterade Ramkumar.

Att ta bort färgföreningarna är en av de svåraste uppgifterna för avloppsreningsverk eftersom färgämnena och pigmenten inte lätt bryts ned. Det är också en av de viktigaste uppgifterna på grund av det hot som dessa färgämnen kan utgöra för det mänskliga ekosystemet.

"Vissa färgämnen är mycket mutagena och giftiga, "Lou förklarade." RhB är en mycket vattenlöslig kemisk förening och används ofta i färgämnen i textilier. Dock, avloppsvattnet med RhB kan orsaka hudirritation, ögon och luftvägar hos människor och djur. Dessutom, flera hälsoproblem, såsom neurotoxicitet, cancerframkallande, reproduktionstoxicitet och utvecklingstoxicitet, uppstår på grund av RhB -avloppsvatten. "

Baserat på deras framgångar med RhB, lagets nästa steg är att prova samma metod med andra typer av syntetiska och naturliga färgämnen, inklusive metylorange, metylenblått och reaktivt blått 19.

Dessa resultat är viktiga av flera skäl. Förutom nanopartikelns/nanofiberns framgång med att ta bort färgämnet med synligt ljus är dess förmåga att göra det utan mycket sekundär kontaminering.

"Vår forskning är tvärvetenskaplig och tar upp ett viktigt problem för den globala textilsektorn, "Sa Ramkumar." Efter avslutad bildnedbrytningsprocess, kompositen kan enkelt tas bort från vatten utan att lämna mycket skadliga rester. "

Stöd för denna forskning gavs av Texas Tech Graduate School och American Association of Textile Chemists and Colorists.