Den vänstra ampullen visar färglösning i vatten (blått) och den högra flaskan visar klart vatten efter att färgen avlägsnats från lösningen av polymeren. Kredit:Januka Budhathoki-Uprety
North Carolina State University-forskare har visat att en syntetisk polymer kan ta bort vissa färgämnen från vatten och att polymeren kan återvinnas och återanvändas. Fynden erbjuder en ny potentiell metod för att rena avloppsvatten efter användning av textil-, kosmetika- eller andra industrier.
"Färgämnen används överallt, inklusive i textilindustrin, såväl som i läkemedel, kosmetika, papper, läder och till och med i mediciner", säger Januka Budhathoki-Uprety, huvudförfattare till en artikel om arbetet och biträdande professor i textilteknik. , kemi och vetenskap vid NC State. "Om dessa föroreningar inte tas bort ordentligt från avloppsvattnet efter färgning och efterbehandling, kan de vara en betydande källa till miljöföroreningar och utgöra risker för människors hälsa."
I studien, publicerad i ACS Applied Polymer Materials , gjorde forskare en syntetisk polymer som kallas polykarbodiimid. Forskarna testade sedan materialets förmåga att rena avloppsvatten först genom att lösa det i ett lösningsmedel och sedan blanda det med vatten som är förorenat med färgämnen. De testade polymerlösningen mot en serie av 20 anjoniska färgämnen, även kallade sura färgämnen, som används inom textilindustrin. För första bedömningar gjorde forskarna ett visuellt test med blotta ögat för att se om polymeren fungerade. Forskarna kvantifierade senare hur väl polymeren tog bort färgämnet med UV-Vis-spektroskopi.
"Vi blandade polymerlösningen och färgämneskontaminerat vatten så att polymeren i lösningen kan ta tag i färgen. Detta är en tvåfaslösning, precis som olja och vatten. Polymerdelen av lösningen griper tag i färgämnena." Sa Budhathoki-Uprety. "Då kunde vi enkelt separera det rena vattnet från den förorenade lösningsblandningen genom att dränera ut det, på samma sätt som att separera vatten från en blandning av olja och vatten."
Polymerlösningen avlägsnade alla utom fyra av de 20 syrafärgämnen som de testade. Dessutom fann de att det var lätt att återvinna polymeren inom några minuter. De fann egenskaper hos färgämnena – relaterade till deras molekylära strukturer – som bidrog till om polymeren fungerade eller inte.
"Vi fann att polymerlösningen kan ta bort färgämnen från förorenat vatten, och vi kan återvinna polymeren och använda den för att ta bort färg från förorenat vatten igen," sa Budhathoki-Uprety.
I framtida studier planerar forskare att utveckla ett bibliotek av polymerer som skulle ha potential att arbeta med fler typer av färgämnen. Dessutom vill de utveckla en mer praktisk mekanism för att använda polykarbodiimid för att rena avloppsvatten.
"Vi arbetar med att utveckla material som kan göra samma arbete utan att behöva använda polymeren i lösningsfasen," sa Budhathoki-Uprety. "Om du har färgspill, vill du inte behöva använda en brandfarlig lösning - du vill ha ett fast material som är lättare att hantera." + Utforska vidare
