Bägaren till vänster innehåller en indigoblå färglösning före behandling med modifierade fique-fibrer (mörkbrun). Bägaren till höger visar samma indigoblå lösning som är tydlig, efter att modifierade fiquefibrer bröt ned färgämnet på bara fem minuter. Bilden visar också rå, obehandlade fique-fibrer (off-white) på bordet.
(Phys.org) —En billig och enkel process med naturliga fibrer inbäddade med nanopartiklar kan nästan helt befria vattnet från skadliga textilfärgämnen på några minuter, rapporterar Cornell och colombianska forskare som arbetade med inhemska colombianska växtfibrer.
Färgämnen, som indigoblått som används för att färga blå jeans, hotar vattenvägar nära textilfabriker i Sydamerika, Indien och Kina. Sådana färgämnen är giftiga, och de missfärgar vattnet, vilket minskar ljuset till vattenväxterna, vilket begränsar fotosyntesen och sänker syret i vattnet.
Studien, publicerades i augustinumret av tidskriften Grön kemi , beskriver ett principbevis, men forskarna testar hur effektivt deras metod behandlar sådana hormonstörande vattenföroreningar som fenoler, bekämpningsmedel, antibiotika, hormoner och ftalater.
"Dessa molekyler är föroreningar som är mycket motståndskraftiga mot traditionella vattenreningsprocesser, och vi tror att våra biokompositmaterial kan vara ett alternativ för att avlägsna dem från avloppsvatten, " sa studiens medförfattare, Marianny Combariza, en forskare vid Colombias Universidad Industrial de Santander.
Forskningen drar fördel av håligheter i nanostorlek som finns i cellulosa som medförfattare Juan Hinestroza, Cornell docent i fibervetenskap, har tidigare använt för att producera nanopartiklar inuti bomullsfibrer.
Uppsatsen beskriver metoden:colombianska växtfibrer, används ofta för att göra kaffepåsar, nedsänks i en lösning av natriumpermanganat och behandlas sedan med ultraljud; som ett resultat, manganoxidmolekyler växer i de små cellulosahåligheterna. Manganoxider i fibrerna reagerar med färgämnena och bryter ner dem till icke-färgade former.
Lokala fibrer, som de gjorda av de inhemska colombianska fique-växterna (Frucraea andina) på bilden här, bearbetades och användes sedan för att bryta ned färgämnen i vatten.
I studien, de behandlade fibrerna avlägsnade 99 procent av färgen från vattnet inom några minuter. Vidare, samma fibrer kan användas upprepade gånger – efter åtta cykler, fibrerna tog fortfarande bort mellan 97 procent och 99 procent av färgämnet.
"Inga dyra eller speciella utgångsmaterial behövs för att syntetisera biokompositen, ", sa Combariza. "Syntesen kan utföras i ett grundläggande kemilab."
"Detta är det första beviset på effektiviteten av denna enkla teknik, " sade Hinstroza. "Den använder vattenbaserad kemi, och det är lätt att överföra till verkliga situationer."
Forskarna testar sin process på andra typer av föroreningar, andra fibrer och kompositmaterial. "Vi arbetar nu med att utveckla en billig filterenhetsprototyp för att behandla förorenat vatten, ", sa Combariza. "Vi är inte bara fokuserade på manganoxider, vi arbetar också på en mängd olika material baserade på övergångsmetalloxider som visar exceptionell nedbrytningsaktivitet."
Doktorand Martha Chacón-Patiño är tidningens huvudförfattare, och kemiprofessor Cristian Blanco-Tirado är medförfattare, båda vid Universidad Industrial de Santander.
Studien har titeln "Biokomposit av nanostrukturerad MnO2 och fiquefibrer för effektiv nedbrytning av färgämnen."
