Новый материал эффективно очистил воду от меди
Что если бы проточную воду можно было не только очистить, но и выделить из нее полезные вещества? Новый материал избирательно «вылавливает» из воды медь в 30-50 раз быстрее современных методов очистки
Современные системы водоочистки основаны на объемном разделении компонентов — они отделяют воду от других химических соединений вне зависимости от их опасности и ценности. Но водопроводная вода полна элементов, которые можно использовать в промышленных целях. В ней, например, много меди, которую можно использовать для создания множества устройств — от проводов до труб.
Для выделения меди из воды необходимы материалы, которые могли бы избирательно задерживать в себе атомы этого металла. Теперь исследователи создали прочный материал на основе цинка, который способен «вылавливать» из воды большую часть меди, содержащейся в ней. При создании этого материала авторы черпали вдохновение у бактериальных клеток, которые способны сорбировать определенные металлы для регулирования своего метаболизма.
Новый материал называется салицилоксим имидазола цинка или просто ZIOS. Его кристаллы содержат крошечные каналы размером примерно с молекулу воды. Эти каналы расширяются при погружении материала в воду. Расширение этих структур позволяет молекулам воды свободно проходить через них. На стенках каналов происходит химическая реакция, благодаря которой материал связывается с ионами меди, содержащимися в воде.
Используя рентгеноструктурный анализ, ученые обнаружили, что материал обладает высокой селективностью при связывании с ионами меди в воде при низком рН, характерном для сточных шахтных вод. Результаты исследования показывают, что ZIOS может избирательно захватывать ионы меди со скоростью, в 30-50 раз превышающей скорость современных растворных методов. При этом материал остается очень стабильным в воде в течение 52 дней. Как только ZIOS удаляют из воды, его каналы сжимаются до изначального размера всего за одну наносекунду.