Pe 19 iulie 2024, oamenii de știință chinezi au publicat un rezultat al cercetării privind îndepărtarea microplasticului din apă printr-o platformă eficientă de evaporare solară interfacială (ISEP) în revista Nature Communications. Platforma de evaporare poate elimina microplasticele din apă în timp ce produce apă proaspătă.
Rezultatele cercetării au fost publicate în revista Nature Communiations.
1. Capacitate eficientă de producție de apă dulce
Platforma de evaporare a apei este baza pentru producerea apei proaspete. Transformă energia luminoasă în energie termică, promovează evaporarea apei și obține efectul de reducere a concentrației ionilor în apă.
În timpul experimentului, cercetătorii au folosit pâslă de carbon comercială ca material de bază pentru a pregăti platforma de evaporare a apei. Pâsla de carbon este un material tridimensional cu eficiență ridicată de conversie fototermică și structură poroasă hidrofilă. Materialul poate transforma energia solară absorbită în energie termică. Structura sa poroasă facilitează transmiterea și evaporarea rapidă a apei, îmbunătățind considerabil eficiența producției de apă dulce.
Rezultatele experimentale arată că rata de evaporare a platformei solare tridimensionale de evaporare (3D-ISEP) este de 2,10 kg (pe metru pătrat pe oră) sub intensitatea de iluminare a unui soare, care este de 4,5 ori rata de evaporare a apei pure, și prezintă performanțe stabile de evaporare în diferite soluții (valori diferite ale pH-ului, concentrații și dimensiuni ale microplasticului).
o. Diagrama dispozitivului de evaporare a apei și imaginea în infraroșu; b. Diagrama relației de masă și timp de evaporare a apei; c. Diagrama vitezei de evaporare a apei a diferitelor materiale; d. Numărul de microplastice din diferite probe de apă; e. Imagini microscopice ale apei de mare și ale apei condensate; f. Imagine microscopică confocală Raman in situ; g. Diagrama spectrului Raman.
2. Capacitate puternică de îndepărtare a microplasticului
Cercetătorii au încărcat polietilenimină (PEI) pe suprafața pâslei de carbon printr-o metodă de altoire pentru a prepara un material compozit „pâslă de carbon-polietilenimină (CP-PEI)”. Polietilenimina conține grupe amino abundente și are o bună capacitate de adsorbție pentru microplastice, ceea ce conferă materialului compozit capacitatea de a îndepărta microplasticele din apă.
Rezultatele experimentale arată că platforma de evaporare a apei construită cu materialul compozit „pâslă de carbon-polietilenimină (CP-PEI)” poate atinge o rată de îndepărtare a microplasticului de 100% după 6 ore sub 1 iluminare solară. Chiar și într-un mediu întunecat, platforma de evaporare a apei are încă o rată de îndepărtare a microplasticului de 18%.
o. spectru UV-vizibil; b. Schema mecanismului de îndepărtare a microplasticului a platformei de evaporare solară; c. Rata de îndepărtare a microplasticului simulată de COMSOL; d. Relația dintre microplasticele de diferite concentrații și rata de îndepărtare; e. Relația dintre microplasticele de diferite valori ale pH-ului și rata de îndepărtare; f. Relația dintre diferitele tipuri de microplastice și rata de îndepărtare; g. Imagini microscopice ale microplasticelor în soluție apoasă în momente diferite.
3. Apa proaspătă produsă de platforma de evaporare poate fi băută direct
Ca răspuns la problemele duble ale penuriei de apă dulce și poluării resurselor de apă cu microplastice, platforma solară de evaporare a apei concepută de cercetători oferă o soluție „win-win”. Într-un mediu real cu apă de mare, platforma de evaporare solară nu numai că poate elimina eficient microplastele și particulele din apa de mare, dar și poate reduce semnificativ concentrația de ioni. Apa condensată preparată de acesta poate îndeplini standardele relevante de apă potabilă din lume.
Concluzie
Microplasticele au devenit unul dintre cei patru noi poluanți care au atras atenția internațională pe scară largă. Acumularea lor în apă nu numai că provoacă o mare poluare a mediului, dar și otrăvește cronic organismul nostru. Îndepărtarea microplasticelor din apă este iminentă. Să începem de la lucrurile mărunte din viața noastră și să folosim puterea științei și a tehnologiei pentru a depăși provocările aduse de lipsa resurselor de apă dulce și de poluarea apei.
