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Defectos en la velocidad del filtro Limpieza de sustancias químicas tóxicas en el agua

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Los investigadores que buscan encontrar una manera de eliminar los contaminantes de las aguas residuales industriales han encontrado una solución contraria a la intuición: utilizar un filtro defectuoso.

Construyendo un filtro más poroso

Investigadores de la Universidad Rice en Texas han revelado un nuevo tipo de filtro para absorber los contaminantes de las aguas residuales industriales que no es tan perfecto como los filtros anteriores, y ese es el punto.

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En un nuevo artículo publicado en la revista de la American Chemical Society Química e Ingeniería Sostenible ACS, Michael Wong, Chelsea Clark y su equipo de la Rice University han demostrado que cuando se trata de absorber ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS), los no porosos no siempre son mejores.

Desarrollaron un nuevo tipo de filtro de nanomateriales altamente porosos al que llamaron marco metal-orgánico (MOF) que absorbía el PFOS del agua contaminada más rápido que otros filtros. Es más, cuando introdujeron orificios del tamaño de un nanómetro, que normalmente se consideran defectos, en el material, descubrieron que el MOF podía contener incluso más PFOS que antes.

“Estamos dando un paso en la dirección correcta hacia el desarrollo de materiales que puedan tratar de manera efectiva las aguas residuales industriales en el nivel de partes por mil millones y partes por millón de contaminación total por PFAS, lo cual es muy difícil de lograr utilizando tecnologías actuales como granular activado sistemas basados ​​en carbón o lodos activados ”, dijo Wong, profesor de química y presidente del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de Rice.

Ácido perfluorooctanosulfónico

El PFOS es un contaminante común que se encuentra en el procesamiento industrial y se ha utilizado en productos de consumo durante décadas como un compuesto resistente a las manchas que se agrega a las telas, alfombras, etc. Se ha demostrado que es tóxico en los humanos, el miembro más conocido de una familia. de sustancias químicas tóxicas llamadas sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo (PFAS).

Ha sido restringido por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., Que describe al PFAS como "muy persistente en el medio ambiente y en el cuerpo humano, lo que significa que no se descomponen y pueden acumularse con el tiempo", y el PFOS ha sido objeto de varios juicios importantes en los Estados Unidos.

Estructuras de metal orgánico

Los MOF, según Wong, son estructuras tridimensionales hechas de iones metálicos y moléculas orgánicas que pueden autoensamblarse una vez que los iones metálicos comienzan a interactuar con los compuestos orgánicos.

Pueden convertirse en estructuras sofisticadas que son muy porosas pero que se han mostrado prometedoras en el filtrado de otros productos químicos, por lo que Wong creía que los MOF serían un buen candidato para la remediación del PFOS.

En particular, los MOF han demostrado ser muy eficaces para capturar moléculas diana específicas y pueden retenerlas en cantidades significativas. Un solo gramo de algunos MOF, por ejemplo, puede tener más superficie que un campo de fútbol.

Más importante aún, los químicos pueden alterar la estructura, el tamaño de los poros y las funciones de un MOF durante la síntesis, lo que permite una orientación más precisa de contaminantes específicos.

Este fue el proceso que utilizó Clark para introducir más propiedades absorbentes en un MOF bien documentado conocido como UiO-66. Al variar la cantidad de ácido clorhídrico durante la síntesis, agregó los "defectos" al filtro de PFOS que demostró ser tan efectivo para absorber el contaminante peligroso.

“Los defectos de poros grandes son esencialmente sus propios sitios para la adsorción de PFAS a través de interacciones hidrofóbicas”, dijo Clark. "Mejoran el comportamiento de adsorción al aumentar el espacio para las moléculas de PFAS".


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