července 2024 zveřejnili čínští vědci v časopise Nature Communications výsledek výzkumu odstraňování mikroplastů z vody pomocí účinné platformy pro mezifázové solární odpařování (ISEP). Odpařovací platforma může odstranit mikroplasty z vody a zároveň vyrábět čerstvou vodu.
Výsledky výzkumu byly publikovány v časopise Nature Communiations.
1. Efektivní kapacita výroby sladké vody
Platforma pro odpařování vody je základem pro výrobu sladké vody. Přeměňuje světelnou energii na tepelnou, podporuje odpařování vody a dosahuje efektu snížení koncentrace iontů ve vodě.
Během experimentu výzkumníci použili komerční uhlíkovou plsť jako základní materiál pro přípravu platformy pro odpařování vody. Uhlíková plsť je trojrozměrný materiál s vysokou účinností fototermické přeměny a hydrofilní porézní strukturou. Materiál dokáže absorbovanou sluneční energii přeměnit na tepelnou energii. Jeho porézní struktura usnadňuje rychlý přenos a odpařování vody, což výrazně zlepšuje efektivitu výroby sladké vody.
Experimentální výsledky ukazují, že rychlost odpařování trojrozměrné solární odpařovací platformy (3D-ISEP) je 2,10 kg (na metr čtvereční za hodinu) při intenzitě osvětlení 1 slunce, což je 4,5násobek rychlosti odpařování čisté vody, a vykazuje stabilní odpařovací výkon v různých roztocích (různé hodnoty pH, koncentrace a velikosti mikroplastů).
A. Schéma zařízení pro odpařování vody a infračervený obraz; b. Diagram vztahu hmoty a času odpařování vody; C. Diagram rychlosti odpařování vody z různých materiálů; d. Počet mikroplastů v různých vzorcích vody; E. Mikroskopické snímky mořské vody a kondenzované vody; F. Ramanův konfokální mikroskopický obraz in situ; G. Ramanův spektrální diagram.
2. Výkonná schopnost odstraňování mikroplastů
Vědci nanesli polyethylenimin (PEI) na povrch uhlíkové plsti pomocí metody roubování, aby připravili kompozitní materiál „uhlíková plsť-polyethylenimin (CP-PEI)“. Polyethylenimin obsahuje velké množství aminoskupin a má dobrou adsorpční kapacitu pro mikroplasty, což dává kompozitnímu materiálu schopnost odstraňovat mikroplasty ve vodě.
Experimentální výsledky ukazují, že platforma pro odpařování vody vyrobená z kompozitního materiálu "uhlíková plsť-polyethylenimin (CP-PEI)" může dosáhnout 100% rychlosti odstranění mikroplastů po 6 hodinách při 1 slunečním osvětlení. Dokonce i v tmavém prostředí má platforma pro odpařování vody stále 18% míru odstranění mikroplastů.
A. UV-viditelné spektrum; b. Schéma mechanismu odstraňování mikroplastů solární odpařovací platformy; C. Rychlost odstraňování mikroplastů simulovaná pomocí COMSOL; d. Vztah mezi mikroplasty různých koncentrací a rychlostí odstraňování; E. Vztah mezi mikroplasty s různými hodnotami pH a rychlostí odstraňování; F. Vztah mezi různými typy mikroplastů a rychlostí odstraňování; G. Mikroskopické snímky mikroplastů ve vodném roztoku v různých časech.
3. Čerstvou vodu produkovanou odpařovací platformou lze přímo pít
V reakci na dvojí problémy s nedostatkem sladké vody a znečištěním vodních zdrojů mikroplasty poskytuje solární platforma pro odpařování vody navržená výzkumníky řešení „win-win“. V reálném prostředí mořské vody dokáže solární odpařovací platforma nejen účinně odstraňovat mikroplasty a částice v mořské vodě, ale také výrazně snížit koncentraci iontů. Jím připravená kondenzovaná voda může splňovat příslušné normy pro pitnou vodu ve světě.
Závěr
Mikroplasty se staly jednou ze čtyř nových znečišťujících látek, které přitahovaly širokou mezinárodní pozornost. Jejich hromadění ve vodě způsobuje nejen velké znečištění životního prostředí, ale také chronicky otravuje naše tělo. Odstranění mikroplastů ve vodě se blíží. Začněme od maličkostí v našich životech a využijte sílu vědy a techniky k překonání výzev, které přináší nedostatek sladkovodních zdrojů a znečištění vod.