El 19 de juliol de 2024, científics xinesos van publicar un resultat de la investigació sobre l'eliminació de microplàstics de l'aigua mitjançant una plataforma d'evaporació solar interfacial eficient (ISEP) a la revista Nature Communications. La plataforma d'evaporació pot eliminar els microplàstics de l'aigua mentre produeix aigua dolça.
Els resultats de la investigació es van publicar a la revista Nature Communiations.
1. Capacitat eficient de producció d'aigua dolça
La plataforma d'evaporació d'aigua és la base per produir aigua dolça. Converteix l'energia lluminosa en energia tèrmica, afavoreix l'evaporació de l'aigua i aconsegueix l'efecte de reduir la concentració d'ions a l'aigua.
Durant l'experiment, els investigadors van utilitzar feltre de carboni comercial com a material base per preparar la plataforma d'evaporació de l'aigua. El feltre de carboni és un material tridimensional amb una alta eficiència de conversió fototèrmica i una estructura porosa hidròfila. El material pot convertir l'energia solar absorbida en energia tèrmica. La seva estructura porosa facilita la ràpida transmissió i evaporació de l'aigua, millorant considerablement l'eficiència de producció d'aigua dolça.
Els resultats experimentals mostren que la taxa d'evaporació de la plataforma d'evaporació solar tridimensional (3D-ISEP) és de 2,10 kg (per metre quadrat per hora) sota la intensitat d'il·luminació d'1 sol, que és 4,5 vegades la taxa d'evaporació de l'aigua pura, i mostra un rendiment d'evaporació estable en diferents solucions (diferents valors de pH, concentracions de microplàstics i mides).
a. Diagrama del dispositiu d'evaporació d'aigua i imatge infraroja; b. Diagrama de relació massa i temps d'evaporació de l'aigua; c. Diagrama de velocitat d'evaporació de l'aigua de diferents materials; d. El nombre de microplàstics en diferents mostres d'aigua; e. Imatges microscòpiques d'aigua de mar i aigua condensada; f. Imatge microscòpica confocal Raman in situ; g. Diagrama d'espectre Raman.
2. Potent capacitat d'eliminació de microplàstics
Els investigadors van carregar polietilènimina (PEI) a la superfície del feltre de carboni mitjançant un mètode d'empelt per preparar un material compost "feltre de carboni-polietilenimina (CP-PEI)". La polietilenimina conté grups amino abundants i té una bona capacitat d'adsorció de microplàstics, la qual cosa dóna al material compost la capacitat d'eliminar microplàstics a l'aigua.
Els resultats experimentals mostren que la plataforma d'evaporació d'aigua construïda amb el material compost "feltre de carboni-polietilenimina (CP-PEI)" pot aconseguir una taxa d'eliminació de microplàstics del 100% després de 6 hores sota 1 il·luminació solar. Fins i tot en un entorn fosc, la plataforma d'evaporació d'aigua encara té una taxa d'eliminació de microplàstics del 18%.
a. espectre UV-visible; b. Diagrama del mecanisme d'eliminació de microplàstics de la plataforma d'evaporació solar; c. Taxa d'eliminació de microplàstics simulada per COMSOL; d. Relació entre microplàstics de diferents concentracions i velocitat d'eliminació; e. Relació entre microplàstics de diferents valors de pH i velocitat d'eliminació; f. Relació entre diferents tipus de microplàstics i taxa d'eliminació; g. Imatges microscòpiques de microplàstics en solució aquosa en diferents moments.
3. L'aigua dolça produïda per la plataforma d'evaporació es pot beure directament
En resposta als problemes duals de l'escassetat d'aigua dolça i la contaminació dels recursos hídrics per microplàstics, la plataforma d'evaporació solar d'aigua dissenyada pels investigadors ofereix una solució "guanyador". En un entorn real d'aigua de mar, la plataforma d'evaporació solar no només pot eliminar eficaçment els microplàstics i les partícules de l'aigua de mar, sinó que també pot reduir significativament la concentració d'ions. L'aigua condensada que prepara pot complir els estàndards d'aigua potable rellevants del món.
Conclusió
Els microplàstics s'han convertit en un dels quatre nous contaminants que han cridat l'atenció internacional generalitzada. La seva acumulació a l'aigua no només provoca una gran contaminació al medi ambient, sinó que també enverina crònicament el nostre cos. L'eliminació de microplàstics a l'aigua és imminent. Comencem des de les petites coses de les nostres vides i utilitzem el poder de la ciència i la tecnologia per superar els reptes que comporta l'escassetat de recursos d'aigua dolça i la contaminació de l'aigua.