Ein neuer Filter entfernt Mikroplastik mit einer Effizienz von 99 % in Sekundenschnelle aus dem Wasser

Daegu Gyeongbuk Institut für Wissenschaft und Technologie (DGIST)

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Forscher in Korea haben eine neue Methode zur Wasserreinigung entwickelt, mit der Mikroplastik und andere Schadstoffe schnell und effektiv entfernt werden können. Dies ist ein kreativer und wichtiger Weg, mit dem immer schlimmer werdenden Problem des Mikroplastiks in der Umwelt umzugehen.

Wenn man bedenkt, wie weit verbreitet Plastik in der modernen Gesellschaft ist, ist es nicht verwunderlich, dass winzige Plastikteile fast überall auf der Erde zu finden sind, selbst an Orten, die eigentlich sauber sein sollen. Von Pol zu Pol, von den tiefsten Meeresgräben bis zu den höchsten Berggipfeln wurde Mikroplastik gefunden und gelangt über die Nahrungskette bis zu uns.

Zu den Materialien, die untersucht werden, um Mikroplastik loszuwerden, gehören Nanozellulose, Halbleiterdrähte, magnetische „Nanosäulen“ und Filtersäulen aus Sand, Kies und Biofilmen.

Laut Experten des Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) in Südkorea hat ein neues Design nun Potenzial gezeigt.

Der Schlüssel dazu ist die Substanz, die als kovalentes Triazengerüst (CTF) bezeichnet wird. Da dieses Material sehr porös ist und eine große Oberfläche hat, bietet es im Inneren viel Platz für die Speicherung der eingefangenen Moleküle. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass ähnliche Verbindungen organische Farbstoffe in Industrieabwässern beseitigen können.

Das Team arbeitete hart daran, die Moleküle im CTF wasserliebender zu machen („hydrophiler“ genannt) und unterzog das Material anschließend einem milden Oxidationsprozess.

Über 99,9 Prozent der Schadstoffe sollen dank der schnellen Arbeit des Filters in nur 10 Sekunden aus dem Wasser entfernt worden sein. Darüber hinaus kann das Material mehrfach recycelt werden, ohne seine Wirksamkeit zu verlieren.

In einem anderen Experiment stellten die Wissenschaftler eine Art Polymer her, das Sonnenlicht absorbieren, in Wärme umwandeln und diese Wärme dann zur Reinigung flüchtiger organischer Chemikalien (VOCs) nutzen kann, die ebenfalls Schadstoffe sind. Durch die Kraft einer einzigen Sonneneinstrahlung konnten so mehr als 98 Prozent der VOCs eliminiert werden.

Über 99,9 Prozent beider Schadstoffe konnten durch einen Prototyp, der beide Membranen nutzte, eliminiert werden.

„Die Technologie, die wir hier entwickelt haben, ist eine konkurrenzlose Wasserreinigungstechnologie mit der weltweit höchsten Reinigungseffizienz, die mehr als 99,9 Prozent der phenolischen Mikroplastik- und VOC-Verunreinigungen im Wasser mit ultrahoher Geschwindigkeit entfernt“, erklärte Professor Park Chi-Young, Hauptautor der Studie Studie.

„Wir haben erwartet, dass es sich um eine universelle Technologie mit hoher Wirtschaftlichkeit handelt, die verunreinigtes Wasser reinigen und Trinkwasser auch in Gebieten bereitstellen kann, in denen es keine Stromversorgung gibt“, fügte er hinzu.

Die vollständige Studie können Sie im Advanced Materials Journal selbst einsehen.

Studienzusammenfassung:

„Süßwasserknappheit wird aufgrund der starken Wasserverschmutzung durch Mikroschadstoffe und flüchtige organische Verbindungen (VOCs) zu einer der größten globalen Herausforderungen. Die aktuelle Reinigungstechnologie weist jedoch eine langsame Adsorption von Mikroschadstoffen auf und erfordert einen energieintensiven Prozess zur Entfernung von VOCs aus dem Wasser In dieser Studie wird über ein hocheffizientes, molekular hergestelltes kovalentes Triazin-Gerüst (CTF) für die schnelle Adsorption von Mikroverunreinigungen und die VOC-Abfangleistung mittels Solardestillation berichtet. Supramolekulares Design und milde Oxidation von CTFs (CTF-OXs) ermöglichen hydrophile interne Kanäle und verbessern diese Molekularsiebung von Mikroschadstoffen. CTF-OX zeigt eine schnelle Entfernungseffizienz von Mikroschadstoffen (>99,9 % in 10 s) und kann mehrmals ohne Leistungsverlust regeneriert werden. Die Aufnahmeraten ausgewählter Mikroschadstoffe sind hoch, mit anfänglichen Schadstoffaufnahmeraten von 21,9 g mg− 1 min−1, das sind die höchsten gemessenen Raten für die Adsorption von Bisphenol A (BPA). Darüber hinaus weist die photothermische Verbundmembranherstellung mit CTF-OX eine hohe VOC-Abweisungsrate (bis zu 98 %) bei 1 Sonneneinstrahlung (1 kW m−2) auf ). Ein Prototyp eines synergistischen Reinigungssystems bestehend aus Adsorption und solarbetriebener Membran kann über 99,9 % der gemischten Phenolderivate effizient entfernen. Diese Studie bietet eine wirksame Strategie für die schnelle Entfernung von Mikroschadstoffen und eine hohe VOC-Abweisung durch einen solarbetriebenen Verdampfungsprozess.“