211service.com
Rengöring av vatten med nanomagneter
Det kan tyckas vara ett osannolikt sätt att rensa upp dricksvatten, men forskare vid Rice University i Houston har funnit att nanopartiklar av rost kan användas för att ta bort arsenik med en enkel magnetvåg.
Magnetiska nanopartiklar av rost (illustrerade här i rött och orange) tenderar att binda till arsenik. Forskare i Texas tror att dessa egenskaper gör dem idealiska för att ta bort arsenik från förorenat brunnsvatten med lite mer än en magnet. (Kredit: CBEN Rice University)
Arsenik fastnar vid rost, säger Vicki Colvin , en kemist vid Rice's Center for Biological and Environmental Nanotechnology. Och eftersom rost i huvudsak är järnoxid, tenderar den att vara magnetisk, så den kan dras tillbaka ur vattnet med hjälp av en magnet med låg effekt.
Tekniken lovar mycket för behandling av miljontals brunnar som för närvarande tros vara kontaminerade med farliga nivåer av arsenik, säger Colvin.
Faktum är att, enligt Världsbanken, är nästan 65 miljoner människor i riskzonen för arsenikrelaterade hälsoproblem, till stor del på grund av förorenade brunnar. Situationen är så svår att den har lett till skapandet av ett kontantpris på 1 miljon dollar, kallat Grainger utmaning , att tilldelas den som kommer på en praktisk lösning för att ta bort arsenik från brunnar i fattiga länder.
Det är inte bara ett problem i utvecklingsländer, säger Proctor Reid, programchef på National Academy of Engineering , i Washington, D.C., som startade Grainger Challenge. Det finns till och med arsenikförorenade brunnar i New Mexico, säger han.
Rost är välkänt för sin förmåga att binda till arsenik, säger Scott Fendorf , en markforskare vid Stanford University. Många av de befintliga teknikerna förlitar sig på järnoxid som rensningsmedel, säger han.
Genom att lägga till nanopartiklar av rost till vatten kan järnoxiden bli ännu mer effektiv, och det finns inget behov av dyr hårdvara och komplexa maskiner, säger Colvin. Genom att bli liten får du mycket yta vilket gör att du behöver mindre material för att behandla innehållet.
Men hittills trodde man att sådana partiklar, som är runt 10 nanometer i diameter, skulle behöva kraftfulla elektromagneter för att generera fält som är starka nog att övervinna lokala krafter som verkar på de små partiklarna.
Men Colvins team, som publicerade sina resultat i tidskriften Vetenskap , visar att även lågeffektmagneter kan göra susen. Partiklarna samverkar magnetiskt, förklarar hon. Detta gör att de kan bete sig, åtminstone magnetiskt, som en större magnet, och därför påverkas som en.
Colvin och kollegor upprepade sedan sitt experiment, denna gång med arsenikförorenat vatten. De fann att när nanopartiklarna togs bort, reducerades arseniknivåerna i vattnet till nivåer långt under de som bedömdes som säkra av Environmental Protection Agency.
Ett antal olika tekniker, allt från centrifuger till filtreringssystem, används för närvarande för att avlägsna arsenik. Med tanke på att teknikerna för arseniksanering ofta behöver användas i avlägsna områden med begränsad tillgång till ström är det viktigt att de är så enkla som möjligt och inte kräver någon elektricitet, säger Reid.
Ristekniken skulle kunna ge ett mycket mer praktiskt tillvägagångssätt. Medan Colvins experiment använde relativt dyra nanopartiklar, är hon övertygad om att ultrasmå rostpartiklar enkelt och billigt kan genereras. Vad gäller magneterna kan dessa återställas från hårddiskarna på gamla datorer, varav många hamnar i Sydostasien, säger hon.
Det här är ett framsteg för vattenrening i allmänhet, säger Fendorf. Men att torka upp arseniken är bara en del av problemet, säger han. En stor fråga kvarstår om vad man ska göra med arseniken när den väl har tagits bort från vattnet. Det förblir trots allt en hälsorisk.