Solljus plus ett vanligt titanpigment kan vara det hemliga receptet för att bli av med läkemedel, bekämpningsmedel och andra potentiellt skadliga föroreningar från dricksvatten. Forskare kombinerade flera högteknologiska komponenter för att göra en lättanvänd vattenrenare som kunde arbeta med världens mest grundläggande energiform, solljus, i en välsignelse för vattenrening på landsbygden eller i utvecklingsländer.
Föredraget var ett av fler än 10, 000 presentationer vid det 247:e nationella mötet och utställningen av American Chemical Society (ACS).
Anne Morrissey, Ph.D., förklarade att den nya tekniken en dag skulle kunna införlivas i en lättanvänd konsumentprodukt som skulle ta bort dessa envisa föroreningar från dricksvattnet som ett sista steg efter att det redan har behandlats med konventionella metoder.
Hennes grupp vid Dublin City University i Irland började med en förening som heter titandioxid (TiO 2 ), ett pulver som används för att bleka färger, papper, tandkräm, mat och andra produkter. Med rätt energi, TiO 2 kan också fungera som en katalysator - en molekyl som uppmuntrar kemiska reaktioner - som bryter ner oönskade föreningar i dricksvatten som bekämpningsmedel och läkemedel. Morrissey förklarade att det kan vara kostsamt och energikrävande att modifiera nuvarande vattenreningsmetoder för att bli av med dessa potentiellt skadliga arter. och ofta, dessa ändringar eliminerar inte helt föroreningarna.
Men Morrissey sa TiO 2 aktiveras vanligtvis endast av ultraviolett ljus, som tillverkas av speciella glödlampor. För att komma åt titandioxidens egenskaper med solens ljus, Morrissey och hennes grupp experimenterade med olika former av TiO 2 som bättre skulle absorbera synligt ljus. Hon fann att nanorör ca 1, 000 gånger tunnare än ett människohår var bäst, men de kunde inte göra det på egen hand.
Det var därför hon vände sig till grafen, ett material tillverkat av ark av kol bara en atom tjockt. "Grafen är det magiska materialet, men dess användning för vattenrening har inte utvecklats fullt ut, " sa hon. "Det har stor potential." Morrissey satte TiO 2 nanorör på dessa grafenark. Föroreningar fastnade på grafenens yta när de passerade, tillåter TiO 2 att komma tillräckligt nära för att bryta ner dem.
Hennes forskargrupp testade framgångsrikt systemet på diklofenak, ett antiinflammatoriskt läkemedel som är ökänt för att utplåna nästan en hel gampopulation i Indien.
"Vi tittar på att använda grafenkompositen i en patron för enstegsbehandling av dricksvatten, " sa Morrissey. "Du kan bara köpa en patron från hyllan och ploppa in den i röret där dricksvattnet kommer in i ditt hus." Patronsystemet skulle också säkerställa att grafenen förblir immobiliserad och gör sitt jobb utan att förorena det rena vattnet .
Morrissey noterade, dock, att tekniken aldrig kommer att vara tillräckligt stark för att helt rent dricksvatten på egen hand. Snarare, hon ser det som ett poleringssteg efter traditionella vattenbehandlingsprocesser för att torka upp de mest lömska föroreningarna.
Det kan vara särskilt användbart i hennes hemland, där hon sa att många landsbygdssamhällen använder små vattenreningssystem som bara försörjer ett par dussin hem. Eftersom de inte har den infrastruktur som storskaliga reningsverk har, hon tror att en patron som kan rengöra med bara solens energi kan hjälpa till att göra deras vatten säkrare.
I sista hand, Morrissey sa att det fortfarande finns många frågor att besvara innan hon förklarar sin TiO 2 -grafensystemet en framgång. En av de största är att se till att när den bryter ner föroreningar, det producerar ofarliga biprodukter. Hon vill också försäkra sig om att den energi som krävs för systemet går att jämföra med att bara använda TiO 2 med ultraviolett ljus. Men hittills, hon rapporterade, hennes design verkar vara lättare att göra och kassera än annan synligt ljus aktiverad TiO 2 renare.
