보다 환경 친화적인 새로운 초고속 물 소독 방식

[아름이]

보다 환경 친화적인 새로운 초고속 물 소독 방식
날짜:
2023년 2월 16일
원천:
조지아 공과대학
요약:
연구자들은 작은 전기 충격을 사용하여 물을 소독하고 에너지 소비, 비용 및 환경 영향을 줄이는 방법을 찾았습니다. 이 기술은 전기 그리드에 통합되거나 배터리로 구동될 수도 있습니다.

전체 이야기
안전한 식수를 확보하는 것은 공중 보건에 필수적이지만 전통적인 소독 방법은 자체적으로 환경 문제를 야기합니다. 염소는 저렴하고 중앙 수처리 시스템에서 사용하기 쉽지만 유해한 화학 부산물을 희생해야 합니다.

Georgia Institute of Technology 연구원들은 작은 전기 충격을 사용하여 물을 소독하고 에너지 소비, 비용 및 환경 영향을 줄이는 방법을 찾았습니다. 이 기술은 전기 그리드에 통합되거나 배터리로 구동될 수도 있습니다.

"이것은 꽤 새로운 소독 기술이며 먼저 소규모로 시연한 다음 사용 지점 또는 독립형 정수를 위한 실제 응용 분야를 개선하고자 합니다."라고 Carlton S. 토목 및 환경 공학부의 Wilder 조교수.

Xie와 그의 박사후 연구원 Ting Wang은 1월 Nature Water 에 "Nanosecond Bacteria Inactivation Realized by Locally Enhanced Electric Field Treatment"라는 논문을 발표했습니다 .

전기 국산화

기존의 전기장 처리(CEFT)는 식품 살균에 적용되지만 상대적으로 높은 비용 때문에 음용수 소독에 널리 사용되지는 않았습니다. 물과 박테리아가 전기에 노출되면 박테리아 세포막이 회로의 축전기 역할을 합니다. 일반적으로 CEFT에서 물의 전도도가 낮다는 것은 나노초 펄스가 박테리아를 죽일 만큼 빠르게 멤브레인을 충전하지 않는다는 것을 의미합니다.

연구원들은 박테리아에 직접 전기를 공급하는 국소 강화 전기장(LEEFT)을 만들었습니다. 전극에는 전기에 연결될 때 즉시 농축된 전하를 축적하는 금 나노팁이 있어 전하가 멤브레인으로 이동하여 박테리아를 훨씬 빠르게 죽일 수 있습니다.

"단지 나노초 펄스를 사용하는 이 초고속 박테리아 불활성화는 놀랍습니다. 이론적으로 나노초 펄스는 멤브레인이 충전되는 데 시간이 걸리기 때문에 기존의 전기장 처리에서 박테리아를 죽이기에는 너무 짧기 때문입니다."라고 Wang은 말했습니다. "그러나 LEEFT의 나노쐐기와 나노구조를 사용하면 박테리아 세포가 나노금속에 의해 직접 충전되어 물을 빠르게 소독할 수 있습니다."

전기 혁신

이 기술을 테스트하기 위해 그들은 칩의 전극 가장자리에 금 나노쐐기를 제작했습니다. 그런 다음 실험실에서 일반적으로 사용되며 수계에서 자주 발견되는 모델 박테리아 포도상 구균을 칩에 추가했습니다 . 다음으로 전기 펄스를 가하고 현미경으로 실시간으로 박테리아가 어떻게 반응하는지 관찰했습니다.

200나노초 동안 센티미터당 40킬로볼트의 전기를 가했을 때 나노쐐기의 95%가 성공적으로 박테리아를 죽였습니다. 기존 EFT와 비교하여 LEEFT는 인가된 전계 강도를 8배 낮추고 치료 시간을 100만 배 단축합니다.

"우리는 심지어 나노초 펄스가 LEEFT의 박테리아를 죽일 수 있고 다른 상황에서는 죽일 수 없다는 것을 발견했습니다."라고 Wang은 말했습니다. 이 거의 즉각적인 오염 제거는 물을 소독하는 데 필요한 전기의 양을 줄여 저렴한 위생 옵션으로 만들고 깨끗한 물을 생산하는 것이 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있는 미래를 가리킵니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/