Filtrování uranu grafenovou pěnou. Kredit: Ju Li / MIT.

Grafen se opět překonal. Badatelé MIT vymysleli pro tento pozoruhodný materiál nové praktické využití, tentokrát v souvislosti s úpravou pitné vody. Vyvinuli opakovaně použitelný filtr z pěny oxidu grafenu, který funguje jako magnet na uran. Tento filtr dokáže účinně vytáhnout uran z pitné vody.

Uran se může dostat do pitné vody prosakováním z hornin, v nichž se přirozeně vyskytuje anebo z radioaktivního odpadu při těžbě uranu či při provozu jaderných zařízení. Jakmile k tomu dojde, tak může uran už v malých množstvích ohrožovat lidské zdraví. To je příležitost pro zajímavé technologie, jako je třeba grafenová pěna.

Ju Li. Kredit: MIT.

Pěna z oxidu grafenu funguje výtečně a odstraní uran z vody během pár hodin, takže se stane pitnou. Ještě lepší je, že je možné tento filtr po aplikaci vyčistit a pak ho opakovaně používat znovu, aniž by ztratil účinnost. Grafenová pěna pracuje tak, že do ní nejprve vstoupí elektrický proud. V důsledku toho dojde k rozkladu okolních molekul vody a uvolnění vodíku, čímž lokálně vzroste pH. Uvedené změny způsobí, že jsou k povrchu grafenové pěny přitahovány ionty uranu. Badatelé rovněž zjistili, že při těchto pochodech uran krystalizuje do doposud neznámé formy hydroxidu uranu.

Logo. Kredit: MIT.

Grafenová pěna pojme úctyhodné množství uranu. Když přece jen dojde k naplnění její kapacity, tak je možné uran snadno odstranit. Stačí aplikovat opačný elektrický náboj a uran se uvolní. Pěnu je pak možné použít znovu, a to opakovaně. Z provedených experimentů vyplývá, že pěnu je možné použít minimálně sedmkrát po sobě, aniž by ztratila svou účinnost ve filtrování uranu z vody. Jak uvádí vedoucí výzkumu Ju Li, jejich grafenová pěna může polapit uran, jehož celková hmotnost čtyřnásobně přesahuje hmotnost grafenové pěny.

Podle badatelského týmu je tato metoda levná a lze ji použít v různých fázích čištění vody. Filtry z grafenové pěny by se rovněž mohly uplatnit i pro další těžké kovy, které závažným způsobem znečišťují vodu, jako je olovo, rtuť nebo kadmium.

Literatura

MIT 4. 8. 2021.

Advanced Materials online 4. 8. 2021.