Pada 19 Julai 2024, saintis China menerbitkan hasil penyelidikan mengenai penyingkiran mikroplastik daripada air melalui platform penyejatan suria antara muka yang cekap (ISEP) dalam jurnal Nature Communications. Platform penyejatan boleh mengeluarkan mikroplastik daripada air sambil menghasilkan air tawar.
Hasil penyelidikan telah diterbitkan dalam jurnal Nature Communiations.
1. Kapasiti pengeluaran air tawar yang cekap
Platform penyejatan air adalah asas untuk menghasilkan air tawar. Ia menukarkan tenaga cahaya kepada tenaga haba, menggalakkan penyejatan air, dan mencapai kesan mengurangkan kepekatan ion dalam air.
Semasa eksperimen, para penyelidik menggunakan karbon komersil berasa sebagai bahan asas untuk menyediakan platform penyejatan air. Karbon felt ialah bahan tiga dimensi dengan kecekapan penukaran fototerma yang tinggi dan struktur berliang hidrofilik. Bahan tersebut boleh menukar tenaga suria yang diserap kepada tenaga haba. Struktur berliangnya memudahkan penghantaran dan penyejatan air yang cepat, meningkatkan kecekapan pengeluaran air tawar.
Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa kadar penyejatan platform penyejatan suria tiga dimensi (3D-ISEP) ialah 2.10 kg (setiap meter persegi sejam) di bawah intensiti pencahayaan 1 matahari, iaitu 4.5 kali kadar sejatan air tulen, dan ia menunjukkan prestasi penyejatan yang stabil dalam larutan yang berbeza (nilai pH yang berbeza, kepekatan dan saiz mikroplastik).
a. Gambar rajah peranti penyejatan air dan imej inframerah; b. Jisim penyejatan air dan rajah hubungan masa; c. Gambar rajah kadar penyejatan air bagi bahan yang berbeza; d. Bilangan mikroplastik dalam sampel air yang berbeza; e. Imej mikroskopik air laut dan air pekat; f. In situ Raman imej mikroskopik confocal; g. Gambar rajah spektrum Raman.
2. Keupayaan penyingkiran mikroplastik yang kuat
Para penyelidik memuatkan polyethyleneimine (PEI) pada permukaan karbon felt melalui kaedah cantuman untuk menyediakan bahan komposit "carbon felt-polyethyleneimine (CP-PEI)". Polyethyleneimine mengandungi kumpulan amino yang banyak dan mempunyai kapasiti penjerapan yang baik untuk mikroplastik, yang memberikan bahan komposit keupayaan untuk mengeluarkan mikroplastik dalam air.
Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa platform penyejatan air yang dibina dengan bahan komposit "carbon felt-polyethyleneimine (CP-PEI)" boleh mencapai kadar penyingkiran mikroplastik sebanyak 100% selepas 6 jam di bawah 1 pencahayaan matahari. Walaupun dalam persekitaran yang gelap, platform penyejatan air masih mempunyai kadar penyingkiran mikroplastik sebanyak 18%.
a. Spektrum kelihatan UV; b. Gambar rajah mekanisme penyingkiran mikroplastik platform penyejatan suria; c. Kadar penyingkiran mikroplastik yang disimulasikan oleh COMSOL; d. Hubungan antara mikroplastik dengan kepekatan yang berbeza dan kadar penyingkiran; e. Hubungan antara mikroplastik dengan nilai pH yang berbeza dan kadar penyingkiran; f. Hubungan antara pelbagai jenis mikroplastik dan kadar penyingkiran; g. Imej mikroskopik mikroplastik dalam larutan akueus pada masa yang berbeza.
3. Air tawar yang dihasilkan oleh platform penyejatan boleh terus diminum
Sebagai tindak balas kepada dua masalah kekurangan air tawar dan sumber air yang dicemari oleh mikroplastik, platform penyejatan air suria yang direka oleh penyelidik menyediakan penyelesaian "menang-menang". Dalam persekitaran air laut yang sebenar, platform penyejatan suria bukan sahaja berkesan menghilangkan mikroplastik dan bahan zarah dalam air laut, tetapi juga mengurangkan kepekatan ion dengan ketara. Air pekat yang disediakan olehnya boleh memenuhi piawaian air minuman yang relevan di dunia.
Kesimpulan
Mikroplastik telah menjadi salah satu daripada empat bahan pencemar baharu yang telah menarik perhatian antarabangsa yang meluas. Pengumpulan mereka di dalam air bukan sahaja menyebabkan pencemaran besar kepada alam sekitar, tetapi juga meracuni badan kita secara kronik. Penyingkiran mikroplastik dalam air akan berlaku. Marilah kita bermula dari perkara-perkara kecil dalam kehidupan kita dan menggunakan kuasa sains dan teknologi untuk mengatasi cabaran yang dibawa oleh kekurangan sumber air tawar dan pencemaran air.