Trinkwasser wird mit Elektroschocks sauberer
Forscher der japanischen Nagoya University verbessern die Filterung mithilfe von Nanopartikeln
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So entstehen Superfilter aus Nanocarbon (Grafik: en.nagoya-u.ac.jp) |
Nagoya (pte025/23.03.2020/13:30) Mit einem neuen Verfahren zur Wasserreinigung von Forschern der Nagoya University http://en.nagoya-u.ac.jp lassen sich dank Kohlenstoff-Nanopartikeln fast 100 Prozent der Schadstoffe entfernen. Materialwissenschaftler Nagahiro Saito und seine Kollegen behandeln die winzigen Partikel hierzu mit Aminosäuren. Dann setzen sie das Material einer Elektrobehandlung aus. Das verbessert deren Fähigkeit, Schwermetalle wie Blei und Quecksilber zu entfernen und vor allem auch festzuhalten.
Aufwendiges Verfahren
Ohne die Spezialbehandlung sind die Kräfte, die die Nanopartikel und die Schwermetalle miteinander verbinden, relativ schwach. Sie können aufbrechen, sodass das Wasser, das diesen Filter verlässt, nicht vollends gereinigt ist und doch noch zur Gesundheitsgefahr werden kann. Die Wissenschaftler mischen Phenol, eine Kohlenstoffquelle, mit einer Substanz namens APTES, einer Quelle für Aminogruppen. Diese Mixtur schütten sie in ein Glasgefäß und setzen es einem hohen elektrischen Feld aus, das in der Flüssigkeit ein Plasma erzeugt. Die Behandlungsdauer liegt bei 20 Minuten. So entstehen aminomodifizierte Nanoteilchen aus Kohlenstoff. Nach dem Waschen und Trocknen sind sie als Filtermaterial einsatzbereit.
"Unser Prozess verbessert die Haftung zwischen Aminogruppen und Nanopartikeln. Das verbessert die Adsorption von Schwermetallionen drastisch, verglichen mit unbehandelten Nanoteilchen", erklärt Saito. Er und sein Team haben das modifizierte Filtermaterial in zehn Zyklen zur Entfernung von Kupfer-, Zink- und Cadmiumionen eingesetzt. Zwischendurch wuschen sie die Teilchen. Im Laufe der Zeit nahm die Adsorptionskraft der Partikel zwar ab, doch nur ein wenig. "Sie erweisen sich als relativ stabil trotz mehrfachen Gebrauchs", so Saito.
Günstigere Wasseraufbereitung
Schließlich verglichen die Forscher ihre modifizierten Partikel mit fünf anderen, alle auf der Basis von Kohlenstoff-Nanoteilchen. Sie stellten fest, dass ihre Version die effektivste war. "Unser Prozess kann dabei helfen, die Kosten für die Aufbereitung von Trinkwasser zu senken", unterstreicht Saito. "Das bringt uns näher an das Ziel, bis 2030 alle Menschen auf der Welt mit sauberem Trinkwasser zu versorgen."
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