no.llcitycouncil.org
Energi og miljø

Disse skinnende krystallene tilbyr ny vannrensing

Disse skinnende krystallene tilbyr ny vannrensing


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Da det ble funnet høye nivåer av tungmetaller i drikkevann i Flint, Mich., Og Newark, N.J., kom et vitenskapelig team frem med et nytt kraftig verktøy, glødende krystaller, for å rense forurensede vannkilder. De skinnende krystallene er kjent som Luminescent Metal-Organic Frameworks (LMOFs) som fungerer som en miniatyr og gjenbrukbare sensorer som fanger tungmetallene.

Den enkle kombinasjonen av to deler hydrogen og en del oksygen danner den grunnleggende forbindelsen til livet på jorden. Med to tredjedeler av jordoverflaten dekket av vann og 75 prosent i menneskekroppen, sirkulerer vann gjennom land som transporterer, oppløses, tilfører organisk materiale mens det transporteres bort avfall. Fra matlaging til fritidsaktiviteter som svømming, alt krever vann.

[Struktur av LMOF-261. Bildekilde: Berkeley Labs]

I motsetning til tidligere epoker har vårt utviklede samfunn gitt svart øye på vannkvaliteten. Utførelsene av naturlige vannkanaler som elver, hav og hav har blitt utnyttet og forurenset. Millioner sliter med å finne tilstrekkelig tilførsel av trygt drikkevann. Vannbårne sykdommer er fortsatt en av de viktigste dødsårsakene i hele verden.

Massive industriområder, utdaterte vannregulerte byer, landbrukssamfunn er mer utsatt for forurensning av grunnvann. Hvis det ikke adresseres, kan det føre til jordforurensning. Forurenset vann kan overføre sykdommer som diaré, kolera, dysenteri, tyfus og polio. Forurenset drikkevann anslås å forårsake 502.000 diarédødsfall hvert år. Ifølge WHO vil innen 2025, halvparten av verdens befolkning bo i vannstressede områder.

Ledet av forskere ved Rutgers University, brukte forskerne intense røntgenstråler ved Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) for å undersøke strukturen til små, glødende krystaller som oppdager og fanger opp tungmetalltoksiner som bly og kvikksølv. Forskningen hjalp også på å studere om binding av krystaller til tungmetaller.

“Denne teknologien kan være en pengesparende løsning. Andre hadde utviklet MOF for enten påvisning av tungmetaller eller for fjerning, men ingen tidligere hadde virkelig undersøkt en som gjør begge deler, sier Jing Li, en kjemiprofessor ved Rutgers University som ledet forskningen.

Prosessen:

Ved å integrere en fluorescerende kjemisk komponent Ligand, vil LMOF lyse. Imidlertid, under samspillet med tungmetaller, slås LMOF-glød av. "Når metallet binder seg til den fluorescerende liganden, fluorescerer det resulterende rammeverket," sa Simon Teat, en forsker ved Berkeley Lab.

Krystallene målte hver 100 mikron. Teat studerte individuelle LMOF-krystaller med røntgenstråler ved laboratoriets Advanced Light Source (ALS). ALS er en av få synkrotron røntgenlyskilder i verden som har viet eksperimentelle stasjoner for kjemisk krystallografi. Under røntgenlyset produserer LMOF diffraksjonsmønstre. Ved hjelp av disse mønstrene brukte Teat programvareverktøy for å kartlegge deres tredimensjonale struktur med atomoppløsning.

En isoreticular serie av LMOFs blir syntetisert ved å inkorporere en sterkt emissive molekylær fluorophore og funksjonelt forskjellige colinkers i Zn-baserte strukturer. De tredimensjonale porøse nettverkene til LMOF-261, -262 og -263 representerer en ny type nett.

Teat la merke til et rutenett som mønstret 3D-struktur som inneholder karbon, hydrogen, oksygen, nitrogen og sinkatomer som innrammet store og åpne kanaler. Disse atomskala strukturer tillater tungmetaller å komme inn i disse åpne kanalene og deretter binde seg til MOFene, kjemisk. I tillegg kan strukturelle detaljer også hjelpe til med å designe mer høyt spesialiserte strukturer. På grunn av MOFs store overflateareal, kan rikelig med forurensninger adsorberes.

[Simon Teat, sammen med Advanced Light Source (ALS) Beamline. Bildekilde: Berkeley Labs]

“Intense røntgenstråler produsert ved synkrotroner er den beste måten å kartlegge 3D-strukturen til MOFene. Å kjenne krystallstrukturene er en av de viktigste aspektene ved forskningen vår. Du trenger dem for å utføre påfølgende karakteriseringer og for å forstå egenskapene til disse materialene, ”sa Jing Li.

Testresultater:

I følge de nylige resultatene publisert i Applied Materials and Interfaces ble en blanding av tungmetaller og lette metaller testet med en type LMOF; innen en periode på en halv time, kunne det selektivt ta opp mer enn 99 prosent kvikksølv fra blandingen. Teamet rapporterte at ingen andre MOF-er har prestert bedre i denne prosessen med å oppdage og fange giftige tungmetaller.

I tillegg fant forskerne at LMOFene binder sterkt til kvikksølv og bly, men binder seg svakt til lettere metaller som magnesium og kalsium. Imidlertid har disse lettere metallene ikke de samme farene. “Denne selektive egenskapen, basert på den molekylære sammensetningen av LMOF, er viktig. Vi må ha en MOF som er selektiv og bare tar skadelige arter. Dette er lovende resultater, men vi har en lang vei å gå, ”sa Li.

I tillegg fant forskerne at de før LMOF-nedgradering kunne samle, rengjøre og deretter bruke LMOF-er i tre sykluser med giftig rensing.

Fremtiden:

Li uttalte at ytterligere FoU kunne utforske billigere og mer holdbare LMOFer som kan vare i flere sykluser, og forskere kan også fortsette utviklingen av vannfiltre med en solid film ved å blande LMOFene med polymerer. “Disse filtrene kan brukes til fangst i større skala. Vi vil fortsette med denne undersøkelsen, ”sa hun.

Med nok finansiering vil vitenskapsteamet teste ytelsen på faktisk forurensede vannkilder. I tillegg ble Berkeley Labs ALS brukt av teamet til å bestemme MOFs krystallstrukturer for et bredt utvalg av andre applikasjoner, for eksempel deteksjon av høyeksplosiver, deteksjon av mattoksin og lysdioder for nye typer lysemitterende komponenter (kjent som fosforer. ) som inneholder billigere og rikelig med materialer.

Forskere fra University of Texas i Dallas og Rider University deltok også i denne forskningen. Arbeidet ble støttet av DOE Office of Science.

SE OGSÅ: Vann fryser i stedet for å koke i karbonnanorør

Via Berkeley Lab

Utvalgt bilde med tillatelse fra Rutgers University

Skrevet av Alekhya Sai Punnamaraju


Se videoen: Rensing av vann


Kommentarer:

  1. Harding

    Jeg vurderer at du tar feil. Jeg kan forsvare min stilling. Send meg en e -post på PM, vi vil snakke.

  2. Kagahn

    I think you are wrong. I can prove it.

  3. Yeshaya

    Jeg bekrefter. Alt ovenfor fortalte sannheten. La oss diskutere dette spørsmålet. Her eller i PM.

  4. Meliadus

    You must be telling you on the wrong path.

  5. Majdy

    Klasse! Respect to aftar!



Skrive en melding