id.llcitycouncil.org
Energi & Lingkungan

Kristal Berkilau Ini Menawarkan Pemurnian Air Baru

Kristal Berkilau Ini Menawarkan Pemurnian Air Baru


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Ketika kadar logam berat yang tinggi ditemukan dalam air minum di Flint, Mich., Dan Newark, N.J., tim sains datang dengan alat baru yang ampuh, Kristal bercahaya, dalam membersihkan sumber air yang terkontaminasi. Kristal berkilau tersebut dikenal dengan Luminescent Metal-Organic Frameworks (LMOFs) yang berfungsi seperti miniatur dan sensor yang dapat digunakan kembali, yang menjebak logam berat.

Kombinasi sederhana dari dua bagian hidrogen dan satu bagian oksigen membentuk senyawa dasar kehidupan di Bumi. Dengan dua pertiga permukaan bumi tertutup oleh air dan 75 persen di dalam tubuh manusia, air bersirkulasi melalui darat mengangkut, melarutkan, menyediakan bahan organik, sekaligus membawa bahan limbah. Dari memasak hingga kegiatan rekreasi seperti berenang, semuanya membutuhkan air.

[Struktur LMOF-261. Sumber Gambar: Berkeley Labs]

Bertentangan dengan zaman sebelumnya, masyarakat kita yang maju telah mengabaikan kualitas air. Perwujudan saluran air alami seperti sungai, laut, dan samudra telah dieksploitasi dan tercemar. Jutaan orang berjuang untuk menemukan pasokan air minum yang aman dan memadai. Penyakit yang ditularkan melalui air masih menjadi salah satu penyebab utama kematian di seluruh dunia.

Kawasan industri besar-besaran, kota-kota kuno yang diatur airnya, komunitas pertanian lebih rentan terhadap kontaminasi air tanah. Jika tidak segera diatasi dapat mengakibatkan kontaminasi tanah. Air yang tercemar dapat menularkan penyakit seperti diare, kolera, disentri, tifus, dan polio. Air minum yang tercemar diperkirakan menyebabkan 502.000 kematian akibat diare setiap tahun. Menurut WHO, pada tahun 2025, setengah dari populasi dunia akan hidup di daerah yang mengalami kesulitan air.

Dipimpin oleh para peneliti di Rutgers University, para ilmuwan menggunakan sinar-X yang intens di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) untuk menyelidiki struktur kristal kecil bercahaya yang mendeteksi dan menangkap racun logam berat seperti timbal dan merkuri. Penelitian tersebut juga membantu mempelajari tentang pengikatan kristal pada logam berat.

“Teknologi ini bisa menjadi solusi penghematan uang. Yang lain telah mengembangkan MOF untuk mendeteksi logam berat atau untuk menghilangkannya, tetapi tidak ada sebelumnya yang benar-benar menyelidiki salah satu yang melakukan keduanya, ”kata Jing Li, seorang profesor kimia di Universitas Rutgers yang memimpin penelitian.

Proses:

Dengan mengintegrasikan Ligan komponen kimia fluoresen, LMOF akan berpendar. Namun, selama interaksi dengan logam berat, pijar LMOF mati. “Ketika logam mengikat ligan fluorescent, kerangka yang dihasilkan berfluoresensi,” kata Simon Teat, seorang staf ilmuwan Berkeley Lab.

Kristal tersebut masing-masing berukuran sekitar 100 mikron. Teat mempelajari kristal LMOF individu dengan sinar-X di Advanced Light Source (ALS) lab. ALS adalah salah satu dari sedikit sumber cahaya sinar-X sinkrotron di dunia yang telah menyediakan stasiun eksperimental untuk kristalografi kimia. Di bawah sinar x-ray, LMOF menghasilkan pola difraksi. Dengan menggunakan pola-pola ini, Teat menggunakan perangkat lunak untuk memetakan struktur tiga dimensi mereka dengan resolusi atom.

Serangkaian LMOFs isoretik disintesis dengan menggabungkan fluorofor molekuler yang sangat kuat dan colinker yang secara fungsional beragam ke dalam struktur berbasis Zn. Jaringan berpori tiga dimensi dari LMOF-261, -262, dan -263 mewakili jenis jaring baru.

Teat melihat kisi-kisi seperti struktur 3D berpola yang mengandung atom karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan seng yang membingkai saluran besar dan terbuka. Struktur skala atom ini memungkinkan logam berat untuk memasuki saluran terbuka ini dan kemudian mengikat MOFs, secara kimiawi. Selain itu, detail struktural juga dapat membantu dalam merancang struktur yang lebih terspesialisasi. Karena luas permukaan MOF yang berlebihan, banyak kontaminan yang dapat diserap.

[Simon Teat, bersama dengan Advanced Light Source’s (ALS) Beamline. Sumber Gambar: Berkeley Labs]

“Sinar-X intens yang dihasilkan di sinkrotron adalah cara terbaik untuk memetakan struktur 3-D MOF. Mengetahui struktur kristal adalah salah satu aspek terpenting dari penelitian kami. Anda membutuhkannya untuk melakukan karakterisasi selanjutnya dan untuk memahami properti dari bahan-bahan ini, ”kata Jing Li.

Hasil tes:

Menurut hasil terbaru yang dipublikasikan di Applied Materials and Interfaces, campuran logam berat dan logam ringan diuji dengan jenis LMOF; dalam rentang waktu setengah jam, secara selektif bisa mengambil lebih dari 99 persen merkuri dari campuran. Tim melaporkan bahwa dalam proses mendeteksi dan menangkap logam berat beracun ini, tidak ada Kementerian Keuangan lain yang berkinerja lebih baik.

Selain itu, para peneliti menemukan bahwa LMOF mengikat kuat ke merkuri dan timbal, tetapi mengikat lemah pada logam yang lebih ringan seperti magnesium dan kalsium. Namun, logam yang lebih ringan ini tidak memiliki bahaya yang sama. “Sifat selektif ini, berdasarkan susunan molekuler dari LMOFs, adalah penting. Kita perlu memiliki MOF yang selektif dan hanya akan mengambil spesies yang berbahaya. Ini adalah hasil yang menjanjikan, tapi jalan kami masih panjang, ”kata Li.

Selain itu, para peneliti menemukan bahwa sebelum kinerja LMOF diturunkan, mereka dapat mengumpulkan, membersihkan, dan kemudian menggunakan kembali LMOFs untuk tiga siklus pemurnian racun.

Masa depan:

Li menyatakan bahwa R&D lebih lanjut dapat mengeksplorasi LMOFs berbiaya lebih rendah dan lebih tahan lama yang mungkin bertahan selama lebih banyak siklus, dan peneliti juga dapat mengejar pengembangan filter air dengan film padat dengan mencampurkan LMOFs dengan polimer. “Filter ini dapat digunakan untuk menangkap dalam skala yang lebih besar. Kami ingin melanjutkan penelitian ini, ”katanya.

Dengan dana yang cukup, tim sains ingin menguji kinerja sumber air yang benar-benar tercemar. Selain itu, ALS Berkeley Lab digunakan oleh tim untuk menentukan struktur kristal MOF untuk berbagai aplikasi lain, seperti deteksi bahan peledak tinggi, deteksi toksin makanan, dan jenis baru LED dari komponen pemancar cahaya (dikenal sebagai fosfor). ) yang menggabungkan bahan yang lebih murah dan banyak.

Peneliti dari University of Texas di Dallas dan Rider University juga berpartisipasi dalam penelitian ini. Pekerjaan itu didukung oleh DOE Office of Science.

LIHAT JUGA: Air Membeku Bukannya Mendidih dalam Tabung Nano Karbon

Melalui Berkeley Lab

Unggulan Gambar milik Universitas Rutgers

Ditulis oleh Alekhya Sai Punnamaraju


Tonton videonya: Tips Air Aquarium Bening Tapi Budget Dibawah Bisa!


Komentar:

  1. Meino

    Setuju, sangat cantik

  2. Fenrishakar

    Itu menempel, menempel. ditulis dengan baik!

  3. Mace

    Dia harus mengatakannya - kepalsuan.

  4. Kedal

    The second part is not very ...

  5. Cordale

    Lebih baik aku diam saja

  6. Agramant

    I would like to encourage you to visit the site where there are many articles on the topic that interests you.



Menulis pesan