211service.com
Švarus vanduo besivystančiam pasauliui
Stanfordo universitete kuriamas vandens filtras greitai ir neužsikimšdamas pašalina iš vandens bakterijas, todėl besivystančiam pasauliui gali būti sukurtas paprastas ir nebrangus vandens valymo būdas. Prietaisas, kuriame naudojamas nanomedžiagų rašalu apdorotas medvilnės gabalas, naikina bakterijas elektriniais laukais, tačiau sunaudoja tik 20 procentų galios, reikalingos slėginiams filtrams.
Greita sterilizacija: Stanfordo tyrinėtojas pila vandenį per piltuvą su medvilnės nanovamzdelio filtru, kuris greitai naikina bakterijas. Raudoni laidai tiekia elektrą įrenginiui, kuris naudoja elektrinius laukus skylėms bakterijoms išdurti.
Mažiausiai milijardas žmonių turi prieigą tik prie vandens, užteršto patogenais ar tarša. Labai reikia itin tvirtos, nebrangios filtrų medžiagos, kuriai nereikia daug galios, sakoma Markas Šenonas , kuris vadovauja pažangių medžiagų, skirtų vandens valymui, centrui Ilinojaus universitete Urbana-Champaign mieste. Daugumoje vietų, kurioms to labiausiai reikia, iš viso nėra elektros arba daugiausiai porą valandų per dieną, sako Shannon, kuris nedalyvauja tyrime.
Stanfordo mokslininkų sukurtas filtras bando patobulinti kitas naudojimo vietas, skirtas bakterijoms pašalinti už centralizuotų vandens valymo įrenginių ribų. Yra du pagrindiniai cheminiai metodai: į vandenį įpilama chloro, kad sunaikintų bakterijas, arba įpilama geležies, dėl kurios bakterijos sulimpa, kad būtų lengvai pašalinamos. Cheminiai metodai yra sudėtingi, nes juos reikia apmokyti ir nuolat tiekti chemines medžiagas.
Priešingai, filtravimas yra patrauklus, nes jis paprastas. Tačiau dauguma naudojamų filtravimo metodų pašalina bakterijas iš vandens, išskiriant organizmus pagal dydį. Tokie filtrai laikui bėgant užsikemša ir veikia labai lėtai, nebent energijai imlus siurbimas neprastumtų vandens. Stanfordo filtro, kurį varo gravitacija, poros yra pakankamai didelės, kad būtų galima pasiekti didelį srautą – apie 100 000 litrų per valandą. Jis naudoja elektrinius impulsus, kad inaktyvuotų bakterijas, pradurdamas skylutes jų ląstelių sienelėse. Tyrimui vadovavo Stanfordo medžiagų mokslo ir inžinerijos profesoriai Yi Cui ir Sara Heilshorn .
Norėdami pagaminti filtrą, mokslininkai medvilnės vatos gabalėlį įmerkia į vandens pagrindu pagamintą anglies nanovamzdelio rašalą, leiskite jam išdžiūti, tada pamerkite į alkoholio pagrindu pagamintą sidabrinį nanovielos rašalą ir vėl leiskite išdžiūti. Cui ir kiti naudojo panašius panardinimo būdus gamindami popierinius nanovamzdelių akumuliatorių elektrodus ir nanovamzdelių tekstilę. Ilgi, siauri nanovamzdeliai ir nanolaideliai įsipainioja į pluoštus.
Iki šiol mokslininkai išbandė filtrus, įdėdami juos į stiklinį piltuvą, sumontuotą virš stiklinės. Filtras yra prijungtas prie elektros laidų, kad būtų tiekiama įtampa, kai vanduo pilamas per piltuvą. Cui teigia, kad jis gali būti maitinamas automobilių akumuliatoriais arba saulės baterijomis.
Cui grupė išbandė filtrą nuo didelės koncentracijos E. coli . Šiuose preliminariuose bandymuose, aprašytuose internete žurnale Nano raidės , filtras inaktyvavo apie 98 procentus bakterijų. Netgi viena bakterija gali jus susirgti, todėl to nepakanka naudoti lauke, tačiau Cui tikisi patobulinti filtrus.
Cui nėra tikras, kaip veikia filtras, bet jis žino, kad abi medžiagos yra geresnės kartu. Jau seniai žinoma, kad sidabras turi antimikrobinių savybių, o anglies nanovamzdeliai yra labai laidūs. Spėjama, kad sidabrinių nanolaidelių viršūnėse susidaro labai stiprūs vietiniai elektriniai laukai, pramušantys ląstelės sieneles. Kai elektra išjungta, sidabras neleidžia bakterijoms užteršti paviršiaus – tai dažna filtrų problema.
Nebuvo atlikta jokių galutinių tyrimų, susijusių su vandeniu plintančių anglies nanovamzdelių ir sidabrinių nanolaidelių poveikiu žmonėms ir žemesniems organizmams; eksperimentai su ore esančiais anglies nanovamzdeliais parodė, kad jų poveikis pelių plaučiams yra panašus į asbesto poveikį. Tačiau ankstyvieji bandymai su tūkstančiais galonų vandens rodo, kad nanomedžiagos neišplauna į vandenį. Tyrėjai atliks papildomus bandymus, siekdami nustatyti, ar nanomedžiagos lieka įsiskverbusios į filtrą, ar laikui bėgant yra išstumtos į vandenį.
Manau, kad yra didžiulis potencialas technologiniams proveržiams, tokiems kaip šis, kad būtų galima žymiai pagerinti pigaus vandens valymo galimybes, sakoma pranešime. Kara Nelson , Kalifornijos universiteto Berklio civilinės ir aplinkos inžinerijos profesorius. Nelsonas sako, kad dabar svarbu pereiti prie šio koncepcijos įrodymo įrenginio, pagerinant filtro efektyvumą ir pademonstruojant, kad jis gali veikti su daugybe vandens plintančių patogenų, įskaitant virusus ir pirmuonius.
Čadas Vecitis , Harvardo universiteto aplinkos inžinerijos profesorius, teigia, kad įspūdingiausias filtro aspektas yra jo greitis. Daugelis universitetų mokslininkų sprendžia švaraus vandens problemą, tačiau kiti mažos galios sprendimai trunka per ilgai arba yra per sudėtingi. Pavyzdžiui, kai kurios sistemos naudoja šviesa aktyvuojamą katalizatorių, kad sunaikintų bakterijas skaidriose vandens talpyklose, kurios yra išleidžiamos saulėje. Tai užtrunka kelias valandas ir nėra lengva pasakyti, kada bus atlikta sterilizacija.