Высокоскоростной фильтр с наноструктурами очищает воду с помощью электричества

Исследователи из Стэнфорда разработали новый высокоскоростной и недорогой фильтр для очистки воды, погружая обычную хлопковую ткань в раствор с серебряными нанопроволоками и углеродными нанотрубками.

В отличие от большинства существующих фильтров, которые физически улавливают бактерии, этот фильтр пропускает их вместе с водой. Однако, проходя через фильтр, патогены погибают под действием электрического поля, создаваемого в высокопроводящем хлопке с "нанопокрытием".

В лабораторных тестах более 98% бактерий Escherichia coli, подвергнутых воздействию 20 вольт в течение нескольких секунд, были уничтожены. Для создания фильтра толщиной 2,5 дюйма использовалось несколько слоев ткани.

Более быстрая фильтрация за счет пропускания бактерий

Поскольку фильтр не улавливает бактерии, он может иметь гораздо более крупные поры, что позволяет воде проходить с высокой скоростью. Этот фильтр примерно в 80 000 раз быстрее фильтров, задерживающих бактерии. Крупные поры также предотвращают засорение.

Низкая стоимость благодаря доступным материалам

Основой фильтра служит обычная хлопковая ткань. Для создания проводящего слоя её последовательно погружают в растворы углеродных нанотрубок и серебряных нанопроволок. Количество используемого серебра минимально, что делает стоимость незначительной.

Нанотрубки и нанопроволоки (диаметром от 40 до 100 нанометров) прочно прилипают к волокнам хлопка, создавая непрерывную проводящую поверхность, что позволяет эффективно передавать электроны и использовать низкое напряжение.

Минимальное потребление электроэнергии

Сила тока, убивающего бактерии, составляет всего несколько миллиампер. Этого недостаточно, чтобы вызвать у человека ощутимый эффект, и такую энергию легко могут обеспечить небольшая солнечная панель, пара 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов, велосипедный или ручной генератор.

Для работы фильтра не нужны насосы — вода проходит под действием силы тяжести. В лабораторных тестах на работу фильтра требовалось в пять раз меньше электроэнергии, чем для прокачки того же объема воды через обычный фильтр с мелкими порами.

Дополнительными факторами, способствующими уничтожению бактерий, являются антимикробные свойства самого серебра (предотвращающие биозагрязнение) и возможное изменение pH воды у поверхности фильтра под действием тока.

Следующие шаги исследования — тестирование фильтра на различных типах бактерий и использование нескольких последовательных фильтрующих ступеней для достижения 100%-ной очистки питьевой воды.