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Défauts de vitesse du filtre Nettoyage des produits chimiques toxiques dans l'eau

Défauts de vitesse du filtre Nettoyage des produits chimiques toxiques dans l'eau

Les chercheurs cherchant à trouver un moyen d'éliminer les contaminants des eaux usées industrielles ont mis au point une solution contre-intuitive: utiliser un filtre défectueux.

Construire un filtre plus poreux

Des chercheurs de l’Université Rice au Texas ont révélé un nouveau type de filtre pour absorber les contaminants des eaux usées industrielles qui n’est pas aussi parfait que les filtres précédents, et c’est le cas.

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Dans un nouvel article publié dans la revue de l’American Chemical Society ACS chimie et ingénierie durables, Michael Wong, Chelsea Clark et leur équipe de l’Université Rice ont montré que pour absorber l’acide perfluorooctanesulfonique (SPFO), les produits non poreux ne sont pas toujours meilleurs.

Ils ont développé un nouveau type de filtre nanomatériau hautement poreux qu'ils ont appelé un cadre métal-organique (MOF) qui absorbait le SPFO de l'eau polluée plus rapidement que les autres filtres. De plus, lorsqu'ils ont introduit des trous de taille nanométrique - normalement considérés comme des défauts - dans le matériau, ils ont constaté que le MOF pouvait contenir encore plus de SPFO qu'auparavant.

«Nous faisons un pas dans la bonne direction vers le développement de matériaux capables de traiter efficacement les eaux usées industrielles au niveau de parties par milliard et parties par million de contamination totale par PFAS, ce qui est très difficile à faire en utilisant les technologies actuelles telles que l'activation granulaire. des systèmes à base de charbon ou de boues activées », a déclaré Wong, professeur de chimie et président du département de génie chimique et biomoléculaire de Rice.

Acide perfluorooctanesulfonique

Le SPFO est un contaminant commun trouvé dans la transformation industrielle et a été utilisé dans les produits de consommation pendant des décennies comme composé résistant aux taches ajouté aux tissus, aux tapis, etc. Il s'est avéré toxique chez l'homme, le membre le plus connu d'une famille de produits chimiques toxiques appelés substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS).

Il a été limité par l'Agence américaine de protection de l'environnement, qui décrit les PFAS comme «très persistants dans l'environnement et dans le corps humain - ce qui signifie qu'ils ne se décomposent pas et qu'ils peuvent s'accumuler avec le temps», et le SPFO a fait l'objet de plusieurs procès majeurs aux États-Unis.

Cadres métalliques organiques

Les MOF, selon Wong, sont des structures tridimensionnelles constituées d'ions métalliques et de molécules organiques qui peuvent s'auto-assembler une fois que les ions métalliques commencent à interagir avec les composés organiques.

Ils peuvent devenir des structures sophistiquées qui sont très poreuses mais qui se sont révélées prometteuses pour le filtrage d'autres produits chimiques, de sorte que Wong a estimé que les MOF seraient un bon candidat pour l'assainissement du SPFO.

En particulier, les MOF se sont avérés très efficaces pour capturer des molécules cibles spécifiques et peuvent les contenir en quantités significatives. Un seul gramme de certains MOF, par exemple, peut avoir plus de surface qu'un terrain de football.

Plus important encore, la structure, la taille des pores et les fonctions d'un MOF peuvent être modifiés par les chimistes pendant la synthèse, permettant un ciblage plus précis de polluants spécifiques.

C'est le processus que Clark a utilisé pour introduire des propriétés plus absorbantes dans un MOF bien documenté appelé UiO-66. En faisant varier la quantité d'acide chlorhydrique pendant la synthèse, elle a ajouté les «défauts» au filtre SPFO qui s'est avéré si efficace pour absorber le dangereux contaminant.

«Les défauts à gros pores sont essentiellement leurs propres sites d'adsorption du PFAS via des interactions hydrophobes», a déclaré Clark. «Ils améliorent le comportement d'adsorption en augmentant l'espace pour les molécules PFAS.»


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