Графен против мышьяка
 Процесс выделения мышьяка из питьевой воды при помощи оксида графена. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Мышьяк – один из наиболее распространенных канцерогенов. Он ядовит в концентрациях выше 10 миллионных долей в растворе (согласно стандарту Всемирной Организации Здравохранения, World Health Organisation). При этом питьевая вода, зараженная мышьяком, является опасной действительностью для многих жителей на нашей планете. Употребление подобной воды может привести к тяжелым болезням и даже летальному исходу.
Появляется мышьяк в питьевой воды по воле природы из естественных богатых данным химическим элементом скал, через которые поток проходит на своем пути. Кроме того, вещество может попасть в воду практически в любой точке, где его добывают. Немаловажную роль в этом процессе играет и сельское хозяйство. Исследователи полагают, что далеко не на последнем месте в списке причин стоит использование для ирригации колодцев с грунтовой водой вместо источников поверхностных вод (рек, озер). К слову, эта причина могла бы объяснить массовые отравления мышьяком зафиксированные в последние годы в таких регионах, как Бангладеш.
Мышьяк можно удалить из питьевой воды при помощи активированного угля при смешивании его с естественными железными ископаемыми; такими, как нанокристаллы оксида железа. Однако, очевидно, что подобные методы не могут использоваться в реках или других местах, где есть открытые стоки воды. Это связано с тем фактом, что магнетит быстро окисляется, находясь на открытом воздухе. Но, как оказалось, эту проблему можно преодолеть, комбинируя оксид железа с углеродом в виде углеродных нанотрубок и материалов на базе графена (например, графана).
В доказательство этой теории ученые из Pohang University of Science and Technology (Корея) синтезировали новый тип композита на базе магнетита и измельченной окиси графена. Более подробную информацию об их работе можно найти в журнале ACS Nano.
Полученный исследователями материал проявляет свойства супер-магнита при комнатной температуре; кроме того, соединение может достаточно легко быть «рассеяно» в воде. Эксперименты показали, что композит может удалять до 99,9% мышьяка, растворенного в воде (т.е. уменьшать его концентрацию до величин менее 1 миллионной доли). А после этого оно может быть легко удалено из воды при помощи обычного магнита.
Предложенный композит является идеальным средством для удаления мышьяка и, возможно, тяжелых металлов, в особенности, по сравнению с традиционными магнетитами. Дело в том, что частицы графана позволяют увеличить число адсорбированных молекул As. К слову, адсорбции подвержен как мышьяк (III), так и (V).
Команда ученых, естественно, не собирается останавливаться на достигнутом. Уже запланирована разработка метода очистки воды подобным способом в промышленных масштабах. Кроме того, ученые планируют продолжить работу над созданием других полезных для экологии гибридных материалов на базе графена.
Также по теме:
Источники: