Su Problemlerine Çözümler Arayüzeyde Saklı
Fotoğraf : Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki Seth Darling’in araştırması, temiz su erişilebilirliğinin küresel mücadelesini ele almak için kimya, fizik, malzeme bilimi ve mühendisliğini birleştiriyor.
Argonne Ulusal Laboratuvarı araştırmacısı Seth Darling, artan su kıtlığına yanıt olarak, küresel temiz su erişilebilirliği konusuna yol gösterebilecek en gelişmiş araştırma yeniliklerini anlatıyor. Kapsamlı makalesi, materyaller ve su arasındaki arayüzlerin anlaşılması ve kontrol edilmesine odaklanmaktadır.
Arayüzler, su kalitesi sensörleri, filtrasyon membranları ve hatta borular gibi teknolojilerin performansını belirler. Darling’in kendi laboratuarları, su arıtımını geliştirmek için adsorbanlar üzerinde çalışıyor. Bu haftaki bulgularını AIP Yayıncılık’tan Journal of Applied Physics’de sundu.
Adsorbanlar
Adsorpsiyon, suyu temizlemek için en iyi mekanizmalardan biridir. Bu işlemde, kirleticiler yüzey-hacim oranını en üst düzeye çıkarmak için gözenekli malzemelerin yüzeyine yapışırlar.
Çok gözenekli aktif karbon, en yaygın kullanılanıdır çünkü bol ve ucuzdur. Zeolitler, bütün molekülleri 3 boyutlu kristalin kafes yapılarında yakalayabilirler, böylece belirli bileşikleri su bazlı çözeltilerden seçici olarak bağlayabilirler. Polimer bazlı sorbentler, tasarımlarında neredeyse sınırsız esnekliğe sahiptir.
Darling, “Bu kanıtlanmış teknolojilere güvenmeye devam edeceğiz. Ancak, daha etkili ve enerji tasarruflu sorbentler için de acil bir ihtiyaç var.” açıklamasında bulundu.
Yeniden Kullanılabilirlik
Yeniden kullanılabilirlik, sorbent materyaller için maliyetleri önemli ölçüde azaltabilen ve bir arıtma sürecinin sürdürülebilirliğini artırabilen kritik bir noktadır. Polimerik köpük süngerleri bu yaklaşım için umut verici adaylardır.
Darling,bütün su kolonu boyunca kendi ağırlığının 90 katı kadar yağ emebilen Oleo Sünger’ini tasarlayan gruba liderlik ediyor. Oleo Sünger’i yaratmak için araştırmacılar sıralı infiltrasyon sentezi (SIS) adı verilen bir teknik uyguladılar. SIS kullanarak, , koltuk minderlerinde bulunan yaygın poliüretan köpüğü bir yağ adsorbentine dönüştürmek için köpük lifleri içinde metal oksit ürettiler.
Oksit, yağ seven (oleofilik) moleküllerin bağlandığı “yapıştırıcı” olarak görev yapar. Yeniden kullanılabilir yağ süngerden çıkarılır, bu nedenle tekrar tekrar kullanılabilir.
Özel Kirleticileri Hedefleme
Araştırmacılar ayrıca hedeflenen özel kirleticilere daha fazla bağlanma gücüne sahip olabilecek yeni nesil sorbentler tasarlıyorlar. İdeal olarak, araştırmacılar, besin maddeleri ve ağır metaller gibi zorlu su kirleticilerini yakalamak için belirli molekülleri adsorbe etmek için arayüz özelliklerini uyarlayabilirler.
Araştırmacılar şimdi, gaz sorpsiyonunda kullanılan metal-organik kafes (MOF), bu amaçla nasıl yeniden kullanılacağını araştırıyorlar. Zeolitlerle kıyasla , MOF’ler organik ligandlarla bağlanan metal iyonları veya kümelerinden oluşur. MOF’lar yüksek yüzey alanına, kontrol edilebilir yapılara ve ayarlanabilir gözeneklere sahiptir.
Darling, “Artan nüfus, kentleşme ve iklim bozulmasına dayanan su krizimiz var. Suyun sürdürülemez bir kullanımı var. Bunun ele alınmasının bir parçası politika çözümleri ile gerçekleşiyor, ancak yeni, daha enerji tasarruflu ve uygun maliyetli teknolojilere de ihtiyacımız var.” dedi
Kaynak : sciencedaily.com
