“珍珠”膜和它是如何工作的来治理水污染

AZoCleantech说话和斯蒂芬妮·里贝教授Vinayak Dravid从西北大学。斯蒂芬妮和Vinayak是一个团队的一部分,从水生系统已经开发了一种方法来去除磷酸盐和重用。系统取决于一个多孔弹性膜,可以抓住99%的磷酸离子污染水。团队已任命他们的磷酸系统消除和恢复轻量级(珍珠)膜。

你能告诉我们的读者吗磷酸消除和恢复轻量级(珍珠)膜,以及它如何发展?

Dravid组的研究一般集中在植根于科学的补救方法,同时考虑到工程、环境和经济因素。最初我们的团队开始着手水挑战通过开发欧姆海绵,一个项目由Dravid集团的一名高级成员和作者,博士Vikas Nandwana。欧姆海绵是一个多功能、高效、环保的油修复技术,可以多次使用,减少危险废物和石油。

欧姆海绵项目告诉我们“R”的力量——减少,重用和回收恢复(环境)。我们想将这些原则应用到其他环境修复的挑战。此外,我们继续我们的水研究,我们向当地社区。西北大学位于五大湖地区,当我们在关键问题上反映在我们的社区,营养污染迅速浮出水面,一个关键问题。

测试珍珠膜的过程是什么?

我们开始通过小批量测试珍珠膜的性能在一个受控环境实验室规模。我们最初的成功之后,我们尝试了扩大的材料,使用更大的水环境系统和更少的想法。例如,我们测试了我们的材料样本大都会水填海地区更大的芝加哥。与这些复杂的样品含有大量的竞争离子我们能够证明我们珍珠膜的选择性。

此外,我们有兴趣测试珍珠膜通过理解其“结构”(它是如何建立从分子尺度大宏观视觉尺度),这些信息可以帮助提高这种材料的设计。由罗伯特·dos Reis博士合著者,我们可以描述材料的分子尺度的结构构件与电子显微镜以及相关技术。

我们知道,例如,只有一个很小的重量百分数的纳米材料(~ 5 - 10重量%)有必要将纤维素转化为一个有效的环境治理平台,进一步加强环保和高效的珍珠膜的性质。对于这些实验我们与团队合作在西北的核心设施,包括怒江性质中心。

在水生环境中磷酸盐控制为何如此重要?

人为hypereutrophication,即过剩营养物质释放到自然水体的人类活动,可以有重大的经济、环境和公众健康的后果。在额外的磷酸盐和硝酸盐,蓝藻,阻挡阳光,产生毒素,当他们死,导致细菌的增殖。作为细菌消耗死的问题,他们使用了氧气,进行缺氧死区,促使一个正反馈循环。Hypereutrophication与气候变化预计将恶化,提高可持续的解决方案需要恢复这个阴离子之前造成的环境破坏。

你的系统恢复工作磷酸和重用,而不是消除它。为什么这个很重要?

磷矿是有限的不可再生自然资源供应,所以重要的是要恢复这些营养物质进行进一步的重用。鉴于这一珍贵的自然资源短缺,这是可悲的讽刺的是,我们的许多湖泊正遭受hypereutrophication。在过去,我们的社会更好地重用这阴离子在冲洗之前。磷酸的稀缺性强调修复方法的好处根植于循环经济的概念。

珍珠膜可以反复使用;为什么会这样呢?

利用磷酸封存的pH敏感性,我们可以使用温和释放磷酸盐阴离子的基本解决方案。pH值变化对吸附是一种既便宜又有效的方法。

设计材料,营养很重要,可以吸附和眠。这不仅促进养分重用,但也允许珍珠膜用于它周期导致许多环境和经济的承诺。

你描述的突破年代解决污染的“瑞士军刀”。为什么你说这个?

通过调节纳米复合涂料,其他类型的污染物也可以有针对性。可以使用不同的涂层材料的组合来消除(恢复)多种污染物同时。

这些材料的灵活性(字面上和形成图案的)意味着他们可以部署的配置,包括吸附剂垫,繁荣或固定床反应器,这种材料可以进一步根据不同的环境问题。

如何你的平台的方法可以用来解决重金属污染水路?

由作者本杰明欣德尔,我们正在开发一个类似的复合材料对重金属的修复。这关系到我们工作的“瑞士军刀”主题。

你认为材料科学的角色将在应对未来环境问题,尤其是水生污染?

我们被无数的环境问题的困扰,这些重大挑战将需要从许多不同的解决方案团队的协调。我们相信科学家有一个角色在我们的领域,在这些领域做出贡献通过新材料的发展。水的污染是一个很好的例子——我们希望创建新材料与新系统将导致的工程技术,可以获得有意义的生态影响。

接下来是什么对你和你的团队在西北大学吗?

有很多有趣的工作在这些水环境修复材料,尤其是连接和向他人学习。我们期望在这个领域持续增长在未来几年,我们期待着扩大我们的研究。我们的计划包括扩大这项技术,我们的方法扩展到其他污染物,继续我们的科学探索污染物去除的潜在机制。当我们继续这些努力,我们希望确保我们的研究保持根植于“R”的力量——减少,重用和回收恢复(环境)。

读者在哪里可以找到更多的信息?

这里有大量的链接,提供更多的信息:

https://vpd.ms.northwestern.edu/

https://news.northwestern.edu/stories/2021/06/phosphate-water-pollution-remediation/&fj=1

https://www.anthropocenemagazine.org/2021/06/a-nanoscale-solution-to-a-gigaton-problem/

https://www.tmj4.com/news/national/scientists-removing-phosphate-contamination-in-water-with-sponge-filtering

https://doi.org/10.1073/pnas.2102583118

https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c01493

https://www.nsf.gov/discoveries/disc_summ.jsp?cntn_id=300709&org=NSF&from=news

https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/eutrophication-causes-consequences-and-controls-in-aquatic-102364466/

https://www.theatlantic.com/science/archive/2021/02/phosphorus-pollution-fertilizer/617937/

关于Vinayak p . Dravid教授

教授Vinayak Dravid是亚伯拉罕哈里斯西北大学材料科学与工程教授。他的学术兴趣和方法围绕“成像”和描述跨不同长度尺度和不同的现象;从原子到动物,从艺术到天文学。他的研究跨越广泛的主题在纳米技术与能源、环境和可持续发展。他的创始主任ν性质中心和羞怯心理资源,一个NSF-NNCI卓越网络节点在中西部地区。他被公认为最高度引用Clarivate自2016年以来每年的研究人员分析。

关于斯蒂芬妮·m·里贝

斯蒂芬妮·瑞贝博士候选人VPD组在西北大学材料科学与工程学系。她工作在开发纳米复合材料对环境修复和描述用显微镜和光谱技术。