Inspirerad av Actinia , en havsorganism som snärjer sitt byte med sina tentakler, ett team av forskare har utvecklat en metod för att effektivt behandla vatten.

Forskningen, ett samarbete mellan Yales Laboratorier Menachem Elimelech och Huazhang Zhao från Peking University, använde ett material som kallas nanokoagulant för att befria vattnet från föroreningar. Genom att ta bort ett brett spektrum av föroreningar i ett enda steg, upptäckten lovar att avsevärt förbättra den månghundraåriga användningen av koagulanter för vattenrening. Resultaten publiceras idag i Naturens nanoteknik .

När det tillsätts till vatten, konventionella koagulanter såsom aluminiumsulfat och andra metallsalter avlägsnar större partiklar från vatten genom att få dem att gruppera sig till större formationer och sedimentera. Eftersom dessa koagulanter inte tar bort mindre partiklar lösta i vatten, ytterligare behandlingsmetoder är nödvändiga. Använder flera tekniker för vattenrening, dock, är dyrt, energikrävande och kan kräva en stor mängd mark. Att skapa en effektiv och lättanvänd teknik för att ta bort alla föroreningar från vattnet är nyckeln till att åtgärda den globala vattenbristen.

Forskargruppen syntetiserade en roman, mycket stabil nanokoagulant som skiljer sig från konventionella koagulanter i strukturen, prestation och beteende. Förutom att ta bort suspenderade partiklar, denna nanokoagulant tar också bort små lösta föroreningar.

"Nanokoagulantens beteende styrs av dess struktur, sa Ryan DuChanois, en Ph.D. student i Elimeleks labb. "Under vissa förutsättningar, nanokoagulanten upprätthåller en struktur som gör att den kan lagras över tid."

Actinia är en havsanemon med en sfärisk kropp som har tentakler som dras tillbaka medan de vilar och sträcker sig samtidigt som de fångar sitt byte. Med detta marina rovdjur som modell, forskarna syntetiserade koagulanten, använda organiska och oorganiska komponenter för att replikera strukturen av Actinia .

Liknande Actinia , nanokoagulanten har en kärna-skalstruktur som vänds ut och in i vatten. Skalet destabiliserar och klämmer in större suspenderade partiklar, medan den exponerade kärnan fångar den mindre, upplösta sådana. Det tar bort ett brett spektrum av föroreningar, från spårmikroföroreningar till större partiklar - av vilka många undviker konventionella metoder och utgör betydande folkhälsoproblem.

"Förmågan att ta bort nitrat var ganska överraskande, eftersom traditionella vattenkoagulanter uppvisar försumbar borttagning av nitrat, sade Elimelek, Roberto C. Goizueta professor i kemi- och miljöteknik. Det är också avgörande för vattenrening, eftersom nitratförorening är associerad med "blue-baby" syndrom, ett potentiellt dödligt tillstånd som drabbar små barn i vissa delar av världen.

Eftersom det är en process i ett steg, professor Huazhang Zhao vid Peking University sa, arbetet lovar att ersätta nuvarande vattenreningsmetoder och kraftigt minska driftskostnaderna för vattenrening. "Det öppnar också dörrar för att tillverka "smarta" material som kan förändra konfiguration och funktion som svar på sin miljö, " han sa.