Исследователи разработали трубчатых микроботов, которые позволяют очищать воду от тяжелых металлов дешевле и эффективнее, чем все предыдущие методы. Микроботы используют свой внешний графеновый слой, чтобы притягивать ионы свинца, вступая с ним в контакт. Ученые обнаружили, что микроботы способны удалить 95 процентов свинца из загрязненной воды, а после могут быть очищены и использованы повторно несколько раз.
Тяжелые металлы, такие как свинец, кадмий, ртуть и мышьяк, являются постоянной проблемой в промышленных процессах и в последующем стоке вод. Проблема генерирования опасных уровней токсичных побочных продуктов актуальна для различных сфер производства, особенно для горнодобывающей промышленности батареи и производства гальванических элементов. Исследователи изначально ориентировались на удаление свинца, который является основным загрязнителем сточных вод при производстве батарей питания.
Но микроботы способны извлекать и другие металлы. «Эти микроботы могут удалять все загрязняющие вещества, с которыми графен способен адсорбировать», — рассказал руководитель проекта Самуэль Санчес.
Микроботы имеют три функциональных слоя, включая внешний слой из оксида графена. Средний слой состоит из никеля, который наделяет микроботов ферромагнитными свойствами, что позволяет управлять ими с помощью внешнего магнитного поля. Третий слой состоит из платины. При добавлении в воду перекиси водорода, она вступает в контакт с платиной и разлагается, выделяя микропузырьки кислорода, что заставляет микроботов двигаться.
За состоянием очищаемой воды постоянно наблюдают с помощью внешних аналитических приборов. Как только уровень загрязнения перестает снижаться, исследователи понимают, что микроботы полны, и используют магнитное поле, чтобы собрать их из воды. Чтобы удалить свинец (который может быть повторно использован), микроботов обрабатывают кислым раствором. «Хорошо зарекомендовали себя разные методы очистки без использования органических соединений, например снижение температуры», — сказал Санчес. «Оптимальным вариантом оказалась кислота, которую позже можно нейтрализовать».
По словам Санчеса, поверхность графена не боится процесса очистки и извлечения свинца, поэтому микроботы могут быть использованы повторно.
«Количество используемых микроботов определяется степенью загрязнения воды», — сказал Санчес. «Если вода имеет низкую степень загрязнения, мы можем использовать меньшее количество».
Микроботы в конечном счете могут полностью контролироваться автоматикой, которая будет наблюдать за процессом, по мере необходимости извлекать их и направлять на очистку.
