Los científicos de la Universidad de Rice están desarrollando tecnología para eliminar los contaminantes del agua, pero solo los necesarios.

El laboratorio de Rice del ingeniero Qilin Li está construyendo un sistema de tratamiento que puede ajustarse para extraer selectivamente las toxinas del agua potable y las aguas residuales de las fábricas. sistemas de alcantarillado y pozos de petróleo y gas. Los investigadores dijeron que su tecnología reducirá costos y ahorrará energía en comparación con los sistemas convencionales.

"Los métodos tradicionales para eliminar todo, como la ósmosis inversa, son costosos y consumen mucha energía, "dijo Li, el científico principal y coautor de un estudio sobre la nueva tecnología en la revista American Chemical Society Ciencia y tecnología ambiental . "Si encontramos una manera de simplemente pescar estos componentes menores, podemos ahorrar mucha energía ".

El corazón del sistema de Rice es un conjunto de nuevos electrodos compuestos que permiten la desionización capacitiva. El cargado, Los electrodos porosos extraen selectivamente los iones objetivo de los fluidos que pasan a través del sistema en forma de laberinto. Cuando los poros se llenan de toxinas, los electrodos se pueden limpiar, restaurado a su capacidad original y reutilizado.

"Esto es parte de un amplio campo de investigación para encontrar formas de eliminar selectivamente los contaminantes iónicos, "dijo Li, profesor de ingeniería civil y medioambiental y de ciencia de los materiales y nanoingeniería. "Hay muchos iones en el agua. No todo es tóxico. Por ejemplo, El cloruro de sodio (sal) es perfectamente benigno. No tenemos que eliminarlo a menos que la concentración sea demasiado alta.

"Para muchas aplicaciones, podemos dejar atrás iones no peligrosos, pero hay ciertos iones que debemos eliminar, ", dijo." Por ejemplo, en unos pozos de agua potable, hay arsénico. En nuestras cañerías de agua potable, podría haber plomo o cobre. Y en aplicaciones industriales, hay iones de calcio y sulfato que forman escamas, una acumulación de depósitos minerales que ensucian y obstruyen las tuberías ".

El sistema de prueba de principal desarrollado por el equipo de Li eliminó los iones de sulfato, un mineral formador de escamas que puede dar al agua un sabor amargo y actuar como laxante. Los electrodos del sistema se recubrieron con carbón activado, que a su vez estaba recubierto por una fina película de diminutas partículas de resina unidas por alcohol polivinílico cuaternizado. Cuando el agua contaminada con sulfato fluye a través de un canal entre los electrodos cargados, iones sulfato fueron atraídos por los electrodos, Pasó a través del revestimiento de resina y se adhirió al carbón.

Las pruebas en el laboratorio de Rice mostraron que el recubrimiento cargado positivamente en el cátodo capturaba preferentemente iones de sulfato sobre sal en una proporción de más de 20 a 1.

Los electrodos conservaron sus propiedades durante 50 ciclos. "Pero, de hecho, en el laboratorio, hemos ejecutado el sistema durante varios cientos de ciclos y no veo que el material se rompa o pele, "dijo Kuichang Zuo, autor principal del artículo e investigador postdoctoral en el laboratorio de Li. "Es muy robusto".

Li dijo que el sistema está diseñado para funcionar con los actuales sistemas comerciales de tratamiento de agua. "El verdadero mérito de este trabajo no es que pudimos eliminar selectivamente el sulfato, porque hay muchos otros contaminantes que quizás sean más importantes, ", dijo." El mérito es que desarrollamos una plataforma tecnológica que podemos usar para atacar otros contaminantes y también variando la composición del recubrimiento del electrodo ".

El equipo de Rice está desarrollando recubrimientos para otros contaminantes y trabajando con laboratorios de la Universidad de Texas en El Paso y la Universidad Estatal de Arizona en sistemas de prueba a gran escala. Zuo dijo que también debería ser posible reducir los sistemas para la purificación de agua en el hogar.