Kebanyakan kita digunakan untuk menghidupkan paip dan air yang keluar....

Kebanyakan kita digunakan untuk menghidupkan paip dan air yang keluar. Kami jarang bertanya sama ada ini akan berlaku atau sama ada air itu cukup bersih untuk dimandikan atau diminum. Walaupun proses mengekalkan kualiti air hampir tidak boleh dilihat oleh kebanyakan kita, membuang bakteria dan bahan cemar dari air memerlukan banyak usaha dari kedua-dua manusia dan sistem rawatan sama.

Mohammad Alizadeh Fard, seorang pelajar kedoktoran di Jabatan Kejuruteraan Awam dan Alam Sekitar Michigan Tech, dan Brian Barkdoll, profesor kejuruteraan awam dan alam sekitar, sedang membangunkan penyelesaian berteknologi rendah, berpatutan untuk meningkatkan kualiti air di dalam tangki air perbandaran, dan mengeluarkan mikropolus daripada air menggunakan bahan terbarukan.

Penyelidikan mereka telah diterbitkan dalam tiga jurnal - Jurnal Kejuruteraan Hidraulik, Jurnal Cecair Molekul, dan Colloids dan Permukaan A - dengan kertas keempat menunggu kajian. Kerja mereka membuktikan bahawa penyelesaian untuk masalah yang menggerutu boleh menjadi elegan dalam kesederhanaan mereka.

Penyelesaian Teknikal yang Elegant, Rendah

Dalam komuniti di seluruh negara, ada tangki simpanan air besar untuk kegunaan perbandaran. Banyak tangki sedemikian mempunyai garis masuk untuk membekalkan tangki dengan air, dan garis keluar. Walau bagaimanapun, garisan masuk dan keluar adalah kerap di bahagian tangki. Walaupun tangki itu dinaikkan semula setiap hari, air di bahagian atas tangki tidak digunakan dan menjadi stagnan. Walaupun banyak bekalan air perbandaran dirawat dengan klorin, lapisan air teratas boleh menjadi tempat pembiakan bagi bakteria, alga atau penyakit air, seperti giardia dan E. coli.

"Jika air tidak bergerak, (bakteria dan alga) boleh mula berkembang," kata Barkdoll. "Ia mungkin tidak berasal dari sumber air, ia boleh dari udara, atau klorin dalam air bertakung boleh digunakan selepas beberapa waktu. Anda mahu air terus bergerak, terutama di kawasan panas di negara ini."

Tetapi jika terdapat kebakaran besar di dalam masyarakat atau di kawasan luar bandar, tangki air ditarik dengan ketara, dan orang kemudian meminum air yang bertakung.

"Jadi, apabila anda mempunyai api, semua air bertakung akan keluar ke rumah semua orang," kata Barkdoll. "Selepas kebakaran, orang sakit, itu perkara yang diketahui, itulah masalah yang kami cuba selesaikan."

Untuk memperbaiki masalah ini, Alizadeh Fard dan Barkdoll menciptakan lampiran kepala pancuran yang dapat ditambahkan ke tangki air baru atau yang ada untuk biaya minimum. Menambah pemercik PVC-paip di bahagian atas tangki, dan penyembur terbalik di bahagian bawah tangki, menyuntik air ke dalam sistem dan memastikan semua air beredar. Alizadeh Fard dan Barkdoll menerbitkan artikel mereka mengenai sistem mudah tetapi berkesan ini dalam Jurnal Kejuruteraan Hidraulik 15 Mac. Mereka berharap ia akan menjadi penyelesaian berteknologi rendah mudah bagi para pengurus kualiti air untuk menerima pakai.

Menace yang tidak dilihat: Micropollutants

Tetapi bahan cemar organik bukan satu-satunya sumber air tercemar. Beberapa sistem perbandaran dilengkapi untuk mengendalikan micropollutants - seperti farmaseutikal, hormon, mikroplastik, nanopartikel dalam kaus kaki dan bulu tiruan, dan sebatian antikulat - walaupun jenis sisa industri yang terdapat dalam kepekatan yang sangat rendah. Walaupun jumlah kecil - mikrogram sahaja - pencemar ini dalam air, mereka masih mempunyai kesan karsinogen pada manusia dan makhluk akuatik. Tumbuhan rawatan retrofitting untuk menapis untuk micropollutants adalah mahal, terkemuka Barkdoll dan Alizadeh Fard untuk meneroka penyelesaian yang berpotensi.

"Bahan pencemar ini mempunyai kesan jangka panjang terhadap kesihatan," kata Alizadeh Fard. "Kebanyakan kilang rawatan kami tidak dirancang untuk mengeluarkannya daripada air, jadi penting untuk mencari penyelesaian yang boleh dipercayai untuk menangani masalah ini."

Para penyelidik menyerang idea menyerap bahan pencemar dari air. Adsorpsi berlaku apabila molekul pada dasarnya melekat pada permukaan. Kaedah pertama Alizadeh Fard dan Barkdoll diuji adalah menggunakan nanopartikel magnet bersalut polimer untuk menyerap Tonalide (digunakan untuk topeng bau dan sering dijumpai dalam deterjen), Bisphenol-A (lebih dikenali sebagai BPA, digunakan untuk membuat plastik jelas dan sukar), Triclosan (agen anti-bakteria dan anti-kulat yang digunakan dalam pembersihan produk yang kini dilarang), Metolachlor (racun herba), Ketoprofen (anti-radang) dan Estriol (tambahan estrogen).

Nanopartikel magnet bersalut polimer adalah paling berkesan untuk menyerap Ketoprofen dan BPA, mengeluarkan bahan pencemar dalam 15 minit dengan 98 dan 95 peratus keberkesanan, masing-masing, dengan hanya 0.1 miligram penjerap.

Tetapi apa yang berlaku apabila nanopartikel telah melakukan kerja mereka? Kerana penyerap adalah magnet, penyelidik boleh menggunakan magnet untuk mengeluarkan nanopartikel dari air.

Barkdoll dan Alizadeh Fard mengatakan bahawa salah satu komponen penting dalam kerja mereka adalah bahawa adsorben boleh digunakan semula setelah dibilas dengan penyelesaian metanol pemulihan. Di makmal, nanopartikel bersalut polimer telah dipulihkan dan digunakan sekali lagi lima kali sebelum melihat keberkesanan berkurangan.