Использование нанотехнологий при очистке воды
Нанотехнологии подразумевают использование большого разнообразия инструментальных средств, методов и технологий, которые состоят из частиц, размер которых приблизительно составляет несколько сотен нанометров в диаметре. Частицы такого размера имеют уникальные физико-химические и поверхностные свойства, которые придают им тем самым новые возможности в использовании. На самом деле, защитники нанотехнологий напоминают, что эта область исследования могла бы посодействовать решениям некоторых основных проблем, с которыми мы сталкиваемся на глобальном уровне, такими как, например, обеспечение поставок безопасной питьевой воды для увеличивающегося населения, или, решая важные вопросы в медицине, энергетике, и сельском хозяйстве.
Публикуя анализ исследований в Международном Журнале Ядерного Опреснения (International Journal of Nuclear Desalination), ученые Индии (D.J Sanghvi College of Engineering) объясняют, что в нанотехнологиях существует несколько методов очистки воды, которые были недавно открыты, а некоторые из них уже используются. "Устройства по обработке воды, которые включают в себя нанослойные материалы, уже доступны, и, при этом, растущая потребность человечества в чистой воде возрастает", - объясняет ученый Алпана Махапатра (Alpana Mahapatra) и его коллеги Farida Valli и Karishma Tijoriwala.
Очистка воды, при помощи нанотехнологий подразумевает применение наноскопических материалов, например, углеродные нанотрубки и волокна оксида алюминия для нанофильтров. Это возможно благодаря существованию наноскопических пор в мембранных фильтрах из зеолита, а также нанокатализаторов и магнитных наночастиц. Наносенсоры, как например, те, что являются основой в нанопроволоке из титановой окиси или наночастицы палладия, используются для аналитического обнаружения загрязняющих веществ в водных растворах.
Результаты очистки воды при помощи нанотехнологий зависят от степени её загрязнения, - добавила группа ученых. Она может быть использована для удаления осадков, химических отходов промышленности, заряженных частиц, бактерий и других патогенных элементов. Ученые объясняют это тем, что следы токсичных элементов таких как, например, мышьяк, или вязкие жидкие нечистоты как, например, нефть могут быть удалены при помощи нанотехнологий.
"Основные преимущества использования нанофильтров, по сравнению со стандартными образцами в том, что требуется меньше давления, чтобы пропустить воду через фильтр, они более эффективные, и у них большая площадь рабочей поверхности и к тому же легче подаются очистке по сравнению со стандартными методами", - сообщает группа ученых.
Например, углеродные мембраны из нанотрубок могут удалить почти все типы загрязняющих веществ в воде, включая мутность, нефть, бактерии, вирусы и органические загрязняющие вещества. Хотя поры углеродных нанотрубок значительно меньше, тем не менее, они обладают такой же или лучшей пропускной способностью, чем у стандартных материалов, с большими порами, возможно из-за плавного строения нанотрубок. Нановолокна фильтров из алюминия и другие материалы из нановолокон удаляют отрицательно заряженные загрязняющие вещества как, например, вирусы, бактерии, и органические и неорганические коллоиды намного быстрее, чем стандартные фильтры.
"Пока поколение нанофильтров настоящего времени может быть сравнительно простым, вероятно, что будущие поколения нанотехнологических устройств по очистке воды извлекут выгоду из свойств новых нанослойных материалов", - утверждает группа ученых.
Исследователи отмечают, что несколько фундаментальных аспектов нанотехнологий вызвали беспокойство среди общественных и активистских групп. Они допускают, что угрозы связанные с наноматериалами не могут быть такими же как и угрозы связанные с обычными вариантами известных материалов, поскольку значительно большая объемная поверхность и коэффициент объема наночастиц может сделать их более реактивными, чем в обычных материалах и ведет к пока неизвестному и неиспытанному взаимодействию с биологическими поверхностями. Очистка воды, основанная на нанотехнологии, еще не повредила человеческому здоровью и не привела к проблемам окружающей среды, но мнение группы ученых совпадает со многими другими в том, что необходимо продвигать исследования биологического взаимодействия наночастиц и работы в этом направлении должны быть выполнены.
Оригинал (на англ. языке): Physorg.com Перевод: М. Гончар
