Los científicos de la Universidad de Rice han desarrollado algo similar a la trampa de partículas de Venus para la remediación del agua.
Las esferas del tamaño de un micrón creadas en el laboratorio del ingeniero ambiental de Rice, Pedro Álvarez, están construidas para atrapar y destruir el bisfenol A BPA, un químico sintético utilizado para fabricar plásticos.
La investigación se detalla en la revista American Chemical Society Ciencia y tecnología ambiental .
El BPA se usa comúnmente para cubrir el interior de latas de alimentos, tapas de botellas y líneas de suministro de agua, y alguna vez fue un componente de los biberones. Si bien el BPA que se filtra en los alimentos y bebidas se considera seguro en dosis bajas, se sospecha que existe una exposición prolongadaque afecta la salud de los niños y contribuye a la hipertensión arterial.
La buena noticia es que las especies reactivas de oxígeno ROS, en este caso, los radicales hidroxilo, son malas noticias para el BPA. El dióxido de titanio económico libera ROS cuando se activa por la luz ultravioleta. Pero debido a que las moléculas oxidantes se desvanecen rápidamente, el BPA tiene queestar lo suficientemente cerca para atacar
Ahí es donde entra la trampa.
De cerca, las esferas se revelan como colecciones de pétalos de dióxido de titanio en forma de flor. Los pétalos flexibles proporcionan una gran superficie para que los investigadores de Rice puedan anclar las moléculas de ciclodextrina.
La ciclodextrina es una molécula benigna a base de azúcar que se usa a menudo en alimentos y medicamentos. Tiene una estructura de dos caras, con una cavidad hidrófoba que evita el agua y una superficie externa hidrófila que atrae el agua. El BPA también es hidrófobo yatraído naturalmente por la cavidad. Una vez atrapado, el ROS producido por las esferas degrada el BPA en químicos inofensivos.
En el laboratorio, los investigadores determinaron que 200 miligramos de las esferas por litro de agua contaminada degradaron el 90 por ciento de BPA en una hora, un proceso que tomaría más del doble de tiempo con dióxido de titanio sin mejorar.
El trabajo se ajusta a las tecnologías desarrolladas por el Centro para el Tratamiento del Agua con Nanotecnología, con sede en Rice y con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, porque las esferas se autoensamblan a partir de nanohojas de dióxido de titanio.
"La mayoría de los procesos reportados en la literatura involucran nanopartículas", dijo Danning Zhang, estudiante graduado de Rice y autor principal. "El tamaño de las partículas es inferior a 100 nanómetros. Debido a su tamaño muy pequeño, son muy difíciles derecuperarse de la suspensión en agua "
Las partículas de arroz son mucho más grandes. Cuando una partícula de 100 nanómetros es 1,000 veces más pequeña que un cabello humano, el dióxido de titanio mejorado tiene entre 3 y 5 micras, solo unas 20 veces más pequeño que el mismo cabello ". Eso significa que podemosuse microfiltración de baja presión con una membrana para recuperar estas partículas para su reutilización ", dijo Zhang." Ahorra mucha energía ".
Debido a que ROS también desgasta la ciclodextrina, las esferas comienzan a perder su capacidad de atrapar después de aproximadamente 400 horas de exposición continua a los rayos ultravioleta, dijo Zhang. Pero una vez recuperadas, pueden recargarse fácilmente.
"Este nuevo material ayuda a superar dos barreras tecnológicas importantes para el tratamiento fotocatalítico del agua", dijo Álvarez. "Primero, mejora la eficiencia del tratamiento al minimizar la eliminación de ROS por componentes no objetivo en el agua. Aquí, los ROS se utilizan principalmente para destruirBPA.
"Segundo, permite la separación y reutilización de bajo costo del catalizador, lo que contribuye a reducir el costo del tratamiento", dijo. "Este es un ejemplo de cómo los materiales avanzados pueden ayudar a convertir las exageraciones académicas en procesos factibles que mejoran la seguridad del agua".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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