Forscher suchen nach einem Weg zum Entfernen Verunreinigungen aus Industrieabwässern wurde eine kontraintuitive Lösung gefunden: Verwenden Sie einen defekten Filter.
Aufbau eines poröseren Filters
Forscher der Rice University in Texas haben eine neue Art von Filter zum Aufsaugen entdeckt Verunreinigungen aus industriellem Abwasser, das bei weitem nicht so perfekt ist wie frühere Filter, und das ist der Punkt.
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In a neues Papier veröffentlicht in der Zeitschrift der American Chemical Society ACS Nachhaltige Chemie und Ingenieurwesen Michael Wong, Chelsea Clark und ihr Team an der Rice University haben gezeigt, dass porenfreie Perfluoroctansulfonsäure PFOS beim Aufsaugen von Perfluoroctansulfonsäure nicht immer besser ist.
Sie entwickelten eine neue Art von hochporösem Nanomaterialfilter, den sie als metallorganisches Gerüst MOF bezeichneten, das PFOS schneller als andere Filter aus verschmutztem Wasser aufsaugteAls Defekte im Material stellten sie fest, dass das MOF noch mehr PFOS als zuvor aufnehmen konnte.
„Wir machen einen Schritt in die richtige Richtung, um Materialien zu entwickeln, mit denen Industrieabwässer in Bezug auf die Gesamt-PFAS-Kontamination von Teilen pro Milliarde und Teile pro Million effektiv behandelt werden können, was mit aktuellen Technologien wie zkörnige Systeme auf der Basis von Aktivkohle oder Belebtschlamm “, sagte Wong, Professor für Chemie und Vorsitzender der Abteilung für chemische und biomolekulare Verfahrenstechnik von Rice.
Perfluoroctansulfonsäure
PFOS ist eine häufige Verunreinigung in der industriellen Verarbeitung und wird seit Jahrzehnten in Verbraucherprodukten als schmutzabweisende Verbindung zu Stoffen, Teppichen usw. verwendet. Es wurde gezeigt, dass es beim Menschen toxisch ist, dem bekanntesten Mitglied einer Familie toxischer Chemikalien, die als Per- und Polyfluoralkylsubstanzen PFAS bezeichnet werden.
Es wurde von der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde eingeschränkt, die PFAS als „sehr beständig in der Umwelt und im menschlichen Körper - was bedeutet, dass sie nicht zusammenbrechen und sich im Laufe der Zeit ansammeln können“ beschreibt. Betreff von mehreren Hauptfach Klagen in den Vereinigten Staaten.
Metallorganische Gerüste
MOFs sind laut Wong dreidimensionale Strukturen aus Metallionen und organischen Molekülen, die sich selbst organisieren können, sobald die Metallionen mit den organischen Verbindungen zu interagieren beginnen.
Sie können sich zu hoch entwickelten Strukturen entwickeln, die hochporös sind, sich jedoch beim Filtern anderer Chemikalien als vielversprechend erwiesen haben. Wong war daher der Ansicht, dass MOFs ein guter Kandidat für die PFOS-Sanierung sind.
Insbesondere MOFs haben sich beim Einfangen bestimmter Zielmoleküle als äußerst effektiv erwiesen und können sie in erheblichen Mengen halten. Ein einziges Gramm einiger MOFs kann beispielsweise eine größere Oberfläche als ein Fußballfeld haben.
Noch wichtiger ist, dass die Struktur, die Porengröße und die Funktionen eines MOF von Chemikern während der Synthese geändert werden können, um eine genauere Ausrichtung auf bestimmte Schadstoffe zu ermöglichen.
Dies war der Prozess, mit dem Clark mehr absorbierende Eigenschaften in ein gut dokumentiertes MOF namens UiO-66 einführte. Durch Variation der Salzsäuremenge während der Synthese fügte sie dem PFOS-Filter die „Defekte“ hinzu, die sich als solche erwiesenso effektiv bei der Absorption der gefährlichen Verunreinigung.
"Die großporigen Defekte sind im Wesentlichen ihre eigenen Stellen für die PFAS-Adsorption über hydrophobe Wechselwirkungen", sagte Clark. "Sie verbessern das Adsorptionsverhalten, indem sie den Raum für die PFAS-Moleküle vergrößern."