Обычно ржавчина делает воду только грязнее. Однако исследователи разработали специальные наночастицы оксида железа, которые они назвали «умной ржавчиной», которая действительно делает воду чище. В зависимости от покрытия частиц это вещество может притягивать к себе многие загрязнители, включая нефть, нано- и микропластик, а также гербицид глифосат.
Такие наночастицы легко удаляются из воды с помощью магнита вместе с загрязняющими веществами. Теперь группа исследователей сообщает, что им удалось настроить частицы на улавливание опасных гормонов эстрогена. Результаты исследователи представят на осенней встрече Американского химического общества (ACS).
«Наша «умная ржавчина» дешевая, нетоксичная и пригодна для вторичной переработки», - говорит Маркус Халик, доктор философии, главный исследователь проекта. «Мы продемонстрировали ее применение для всех видов загрязнений, что позволяет существенно улучшить качество очистки воды».
В течение многих лет исследовательская группа Халика изучает экологически безопасные способы удаления загрязняющих веществ из воды. В качестве базового материала они используют наночастицы оксида железа в суперпарамагнитной форме, то есть они притягиваются к магнитам, но не друг к другу, поэтому частицы не слипаются.
Чтобы сделать их «умными», команда разработала методику прикрепления молекул фосфоновой кислоты к сферам нанометрового размера.
«После того как мы добавляем слой молекул к ядрам из оксида железа, они выглядят как волоски, торчащие из поверхности этих частиц», — говорит Халик, работающий в Университете Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге.
Первые версии «умной ржавчины» улавливали сырую нефть из воды, взятой из Средиземного моря, и глифосат из воды пруда, собранного недалеко от университета, где работают исследователи. Кроме того, команда продемонстрировала, что «умная ржавчина» способна удалять нано- и микропластик, добавленный в образцы лабораторной и речной воды.
На данный момент группа нацелена на загрязняющие вещества, присутствующие в основном в больших количествах. Лукас Мюллер, аспирант, представляющий на встрече новую работу, хотел узнать, можно ли модифицировать наночастицы ржавчины так, чтобы они притягивали следовые загрязнители, например гормоны. Когда некоторые гормоны выводятся из организма, они попадают в сточные воды и, в конечном счете, в водотоки. Одной из таких групп гормонов являются природные и синтетические эстрогены, основными источниками которых являются отходы жизнедеятельности человека и домашнего скота. По словам Мюллера, количество эстрогенов в окружающей среде очень мало, поэтому их трудно удалить. Однако даже эти уровни, как было показано, влияют на метаболизм и размножение некоторых растений и животных, хотя влияние низких уровней этих соединений на человека в течение длительного времени до конца не изучено.
В будущем команда испытает эти частицы на реальных образцах воды и определит, сколько раз их можно использовать повторно. Поскольку каждая наночастица имеет высокую площадь поверхности с большим количеством карманов, то, по мнению исследователей, они смогут удалять эстрогены из нескольких проб воды, снижая тем самым стоимость одной очистки.
«Многократная переработка этих частиц может привести к тому, что стоимость этого метода очистки воды станет очень незначительным», — заключает Халик.