Waterfilter met kanalen op nanoschaal verwijdert selectief koppige ‘Forever Chemicals’

Traditionele waterfilters worstelen om kleinere PFAS-moleculen te verwijderen, maar een nieuw door Monash ontworpen filter verandert dat. Onderzoekers van de Monash University hebben een waterfiltratiemembraan ontwikkeld dat effectief kleine PFAS -moleculen verwijdert en een aanzienlijke uitdaging overwinnen waarmee conventionele waterfilters worden geconfronteerd.

Het onderzoeksteam ontwierp een bèta-cyclodextrine (βCD) gemodificeerd grafeenoxide (Go-βCD) membraan met nanoschaalkanalen die selectief PFAS behouden en toe te laten dat water doorstaat. Het werk is gepubliceerd in het dagboek ACS nano.

PFA’s, meestal ‘voor altijd chemicaliën’ genoemd, worden veel gebruikt in industriële en consumentenproducten, die in het milieu blijven bestaan ​​en potentiële gezondheidsrisico’s met zich meebrengen. PFAS -besmetting in het drinkwater en waterwegen van Australië is een groeiende zorg voor gemeenschappen, overheden en waterserviceproviders. Een federaal onderzoek onderzoekt momenteel de schaal van het gebruik en de impact van het landelijke.

In tests presteerde het Monash-membraan aanzienlijk beter dan traditionele polyamidemembranen, die meestal slechts ongeveer 35% van de PFA’s met korte ketens verwijderen. Het team bevestigde ook dat het membraan een energetische barrière creëert die PFAS -beweging voorkomt, waardoor besmetting effectief wordt geblokkeerd.

Bestudeer eerste auteur en Monash Ph.D. Kandidaat, Eubert Mahofa, benadrukte het belang van deze doorbraak in PFAS -filtratie.

“PFA’s zijn moeilijk te beheren omdat ze gemakkelijk oplosen in water en zich ver van hun oorspronkelijke bron kunnen verspreiden, waardoor verontreiniging uitdagend is om te bedwingen en te verhelpen. Het verwijderen van kleine PFAS -moleculen uit water is een belangrijke hindernis geweest voor bestaande filters,” zei Mahofa.

“Onze aanpak lost dit op door deze schadelijke chemicaliën uit te filteren en te concentreren, terwijl ze nog steeds water efficiënt doorstroomt, waardoor het een sterke kandidaat is om de technologieën voor PFAS -vernietiging aan te vullen.”

Dr. Sally El Meragawi, mede-onderzoeker van het project, onderstreepte de potentiële impact van het membraan op wereldwijde strategieën voor waterbehandeling.

“Door geavanceerde materialen te combineren met slimme chemie, hebben we een zeer efficiënte manier gecreëerd om dit wereldwijde verontreinigingsprobleem aan te pakken. De unieke structuur van ons membraan stelt het in staat om zelfs de kleinste PFAS -moleculen effectief te verwijderen,” zei Dr. El Meragawi.

“Onze aanpak maakt ook de weg vrij voor toekomstige membraantechnologieën die zijn afgestemd op het verwijderen van gerichte verontreinigingen bij het drinken en afvalwaterzuiveringstoepassingen. Het behoudt ook belangrijke voedingsstoffen in water, waardoor het een aantrekkelijke methode is voor gebruik naast traditionele nanofiltratiesystemen.”

Het membraan werd gefabriceerd met behulp van afschuifuitlijning afdrukken, een schaalbare techniek die industriële productie van grafeenoxidefilms mogelijk maakt.

Conventionele polyamidemembranen worstelen om kleinere PFAS -moleculen te blokkeren. Tests en simulaties daarentegen toonden aan dat het door Monash ontworpen membraan een sterke barrière vormt die de PFAS-doorgang effectief voorkomt-zelfs onder verschillende temperaturen-bij het handhaven van een efficiënte waterstroom.

Professor Mainak Majumder, directeur van de onderzoekshub van de Australian Research Council voor geavanceerde productie met 2D -materialen (AM2D) die dit werk ondersteunde, benadrukte de bredere implicaties van de technologie.

“Deze doorbraak in PFAS -filtratie heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in hoe PFAS -besmetting wereldwijd wordt beheerd, met toepassingen, variërend van de behandeling met een percolaat van stortplaatsen tot industriële afvalwaterzuivering,” zei professor Majumder.

“Onze technologie opent nieuwe mogelijkheden voor het ontwikkelen van geavanceerde nanofiltratiemembranen op maat om specifieke moleculaire soorten te verwijderen door geschikte bindende chemie te selecteren.”

De langdurige samenwerking tussen Monash University, Clean TEQ Water en haar grafeengerichte dochteronderneming Nematiq heeft de ontwikkeling en commercialisering van innovatieve membraantechnologie ondersteund.

Peter Voigt, CEO van Clean Teq Water en Nematiq, zei: “De ontwikkeling van een gemodificeerd grafeenmembraan voor PFAS -verwijdering is een opwindende vooruitgang in waterbehandeling. Nematiq kijkt ernaar uit om nauw samen te werken met Monash University om deze innovatieve technologie op de markt te brengen.”

“We zijn verheugd om ons partnerschap met Nematiq voort te zetten om de commercialisering van deze veelbelovende grafeenmembraantechnologie te bevorderen. Dit soort samenwerkingen zijn de sleutel tot het vertalen van onderzoek naar impact in de praktijk,” zei professor Majumder.