더러운 물을 빠르고 저렴하게 정수할 수 있는 새로운 나노필터 Quick and not-so-dirty: A rapid nano-filter for clean water


Quick and not-so-dirty: A rapid nano-filter for clean water


(Nanowerk News) Australian researchers have designed a rapid nano-filter that can clean dirty water over 100 times faster than current technology (Advanced Functional Materials doi:10.1002/adfm.201804057).


Phys.org




 

더러운 물을 빠르고 저렴하게 정수할 수 있는 새로운 나노필터  


호주 로열 멜버른 공대, 뉴사우스웨일스 대학 공동 개발


 호주 로열 멜버른 공과대학(RMIT University)과 뉴사우스웨일스 대학(University of New South Wales)의 연구진은 현재 기술보다 100배 이상 더 빠르게 더러운 물을 정수할 수 있는 새로운 나노필터를 개발했다. 이 나노필터는 물속에서 중금속과 오일을 놀라운 속도로 걸러 낼 수 있었다. 이 기술은 단순하면서 쉽게 확장할 수 있고 액체 금속 위에서 자연적으로 성장하는 나노구조를 활용했다.


전 세계적으로 수질 오염은 큰 문제로 대두되고 있다. 9명 중의 1명은 집 근처에 깨끗한 물이 없다. 중금속 오염은 심각한 건강 문제를 야기하며 특히 어린이에게 위험하다. 이번에 개발된 나노필터는 환경 친화적이고 확장 가능하며 저렴한 비용으로 만들 수 있다. 그리고 물에서 납과 오일을 제거하는 실험을 통해서 이것들을 매우 빠르게 제거할 수 있다는 것을 확인했고, 다른 오염 물질도 제거할 수 있을 것이라고 기대하고 있다.




이 기술은 모양이 다른 나노구조를 원자적으로 얇게 성장시킬 수 있고, 이런 나노구조 시트는 나노필터 또는 나노섬유 구조로 사용된다.


제조 공정을 살펴보면, 우선 갈륨 기반의 액체 금속과 알루미늄을 결합하여 합금을 만든다. 이런 합금을 물에 노출시키면 알루미늄 산화물 화합물 나노시트가 자연적으로 표면에서 성장한다. 이런 원자적으로 얇은 층은 인간의 머리카락보다 10만 배 더 얇고 주름진 형태를 가진 다공성 구조로 구성되어 있다. 이런 알루미늄 산화물 화합물 나노시트는 오염 물질은 흡수하지만 물은 빠르게 통과시킨다.


Liquid Metal & Nano-sheets

A liquid metal droplet with flakes of aluminium oxide compounds grown on its surface. Each 0.03mm flake is made up of about 20,000 nano-sheets stacked together. (Image: RMIT University)




이번에 개발된 액체 금속 화학 공정은 전자, 멤브레인, 광학, 촉매 작용 등의 산업 전반에 걸쳐 다양한 적용될 수 있을 것이다. 이 기술은 쉽게 대량 생산할 수 있고 액체 금속을 재사용할 수 있으며 제조 공정 동안에 짧은 반응 시간과 저온만을 필요로 하기 때문에 중요한 산업적 가치를 가지고 있다.


이 새로운 나노필터는 더러운 물을 정수할 수 있는 저렴한 초고속 방법이 될 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Advanced Functional Materials에 게재되었다(doi:10.1002/adfm.201804057).

ndsl.kr


edited by kcontents


Simple to make and simple to scale up, the technology harnesses naturally occurring nano-structures that grow on liquid metals.


The RMIT University and University of New South Wales (UNSW) researchers behind the innovation have shown it can filter both heavy metals and oils from water at extraordinary speed.




RMIT researcher Dr Ali Zavabeti said water contamination remains a significant challenge globally - 1 in 9 people have no clean water close to home.


"Heavy metal contamination causes serious health problems and children are particularly vulnerable," Zavabeti said.

"Our new nano-filter is sustainable, environmentally-friendly, scalable and low cost.


"We've shown it works to remove lead and oil from water but we also know it has potential to target other common contaminants.


"Previous research has already shown the materials we used are effective in absorbing contaminants like mercury, sulfates and phosphates.


"With further development and commercial support, this new nano-filter could be a cheap and ultra-fast solution to the problem of dirty water."


The liquid metal chemistry process developed by the researchers has potential applications across a range of industries including electronics, membranes, optics and catalysis.


"The technique is potentially of significant industrial value, since it can be readily upscaled, the liquid metal can be reused, and the process requires only short reaction times and low temperatures," Zavabeti said.


Phys.org

edited by kcontents




Project leader Professor Kourosh Kalantar-zadeh, Honorary Professor at RMIT, Australian Research Council Laureate Fellow and Professor of Chemical Engineering at UNSW, said the liquid metal chemistry used in the process enabled differently shaped nano-structures to be grown, either as the atomically thin sheets used for the nano-filter or as nano-fibrous structures.


"Growing these materials conventionally is power intensive, requires high temperatures, extensive processing times and uses toxic metals. Liquid metal chemistry avoids all these issues so it's an outstanding alternative."


How it works

The groundbreaking technology is sustainable, environmentally-friendly, scalable and low-cost.

The researchers created an alloy by combining gallium-based liquid metals with aluminium.




When this alloy is exposed to water, nano-thin sheets of aluminium oxide compounds grow naturally on the surface.


These atomically thin layers - 100,000 times thinner than a human hair - restack in a wrinkled fashion, making them highly porous.

This enables water to pass through rapidly while the aluminium oxide compounds absorbs the contaminants.


Experiments showed the nano-filter made of stacked atomically thin sheets was efficient at removing lead from water that had been contaminated at over 13 times safe drinking levels, and was highly effective in separating oil from water.


The process generates no waste and requires just aluminium and water, with the liquid metals reused for each new batch of nano-structures.


The method developed by the researchers can be used to grow nano-structured materials as ultra-thin sheets and also as nano-fibres.


These different shapes have different characteristics - the ultra-thin sheets used in the nano-filter experiments have high mechanical stiffness, while the nano-fibres are highly translucent.




The ability to grow materials with different characteristics offers opportunities to tailor the shapes to enhance their different properties for applications in electronics, membranes, optics and catalysis.

https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=51122.php

KCONTENTS

댓글()