Новое изобретение, использующее солнечный свет для очистки воды, поможет решить проблему обеспечения чистой водой населения без использования дорогих фильтров очистки и электроэнергии.
Устройство напоминает большую губку, которая впитывает воду, но оставляет после себя такие загрязнения, как свинец, масло и патогены. Чтобы собрать очищенную воду из губки, просто поместите ее на солнечный свет.
По словам соавтора устройства Родни Пристли, профессора химии и наук Помероя и Бетти Перри Смит, на создание устройства вдохновила рыба-иглобрюх.
«Для меня самое захватывающее в этой работе то, что она может работать полностью автономно, как в больших, так и в малых масштабах», - сказал Пристли. «Оно также может работать на объектах, где требуется недорогая очистка воды без использования энергии».
Сяохуэй Сюй, научный сотрудник кафедры химической и биологической инженерии при президенте Принстона и соавтор, помог разработать гелевый материал, лежащий в основе устройства.
«Солнечный свет бесплатный, - сказал Сюй, - а материалы, из которых изготовлено это устройство, недорогие и нетоксичные, так что это рентабельный и экологически чистый способ получения чистой воды».
В основе нового устройства лежит - гель, меняющийся в зависимости от температуры. При комнатной температуре гель может действовать как губка, впитывая воду. При нагревании до 33 градусов по Цельсию гель делает обратное - выталкивает воду из пор.
Гель представляет собой ячеистую структуру с высокой пористостью. Соты состоят из длинных цепочек повторяющихся молекул, известных как поли (N-изопропилакриламид), которые сшиты, образуя сетку. Внутри сетки некоторые области содержат молекулы, которым нравится, чтобы рядом была вода, или которые являются гидрофильными, в то время как другие области являются гидрофобными или водоотталкивающими.
При комнатной температуре цепи длинные и гибкие, и вода может легко течь через капиллярное действие в материал, достигая водолюбивых областей. Но когда солнце нагревает материал, гидрофобные цепи слипаются и вытесняют воду из геля.
Этот гель находится внутри двух других слоев, которые предотвращают попадание загрязняющих веществ во внутренний гель. Средний слой представляет собой материал темного цвета, называемый полидофамином, который преобразует солнечный свет в тепло, а также задерживает тяжелые металлы и органические молекулы. Когда КПК установлен, солнечный свет может нагревать внутренний материал, даже если фактическая температура наружного воздуха не очень высокая.
Последний внешний слой - это фильтрующий слой из альгината, который блокирует проникновение патогенов и других материалов в гель.
Авторы отметили, что данная технология обеспечивает самый высокий уровень пассивной очистки воды от солнца среди всех конкурирующих технологий.
По словам Сюя, один из способов использования геля - поместить его в источник воды вечером, а на следующий день поместить на солнечный свет, чтобы получить дневную порцию питьевой воды.
