Kunci untuk mencapai kepekatan yang betul adalah memastikan

Profesor Kejuruteraan Bioperubatan dan Kejuruteraan Kimia Universiti Carnegie Mellon Bob Tilton dan Todd Przybycien baru-baru ini mengarang kertas kerja dengan Ph.D. pelajar Brittany Nordmark dan Toni Bechtel, dan alumnus John Riley, terus menyempurnakan proses yang tidak lama lagi boleh membantu menyediakan air bersih kepada ramai di kawasan-kawasan yang jarang air. Proses yang dicipta oleh bekas pelajar dan pengarang Tilton, Stephanie Velegol, menggunakan bahan pasir dan tumbuhan yang sedia ada di banyak negara membangun untuk menghasilkan medium penapisan air yang murah dan berkesan, yang disebut "pasir."

"F-pasir" menggunakan protein dari kilang Moringa oleifera, pokok asli India yang tumbuh dengan baik di iklim tropika dan subtropika. Pokok ini ditanam untuk makanan dan minyak semulajadi, dan benih telah digunakan untuk jenis pembersihan air asas. Walau bagaimanapun, cara penyucian tradisional ini meninggalkan jumlah karbon organik terlarut (DOC) yang tinggi dari benih, yang membolehkan bakteria diperbaharui selepas hanya 24 jam. Ini hanya meninggalkan tingkap pendek di mana air boleh diminum.

Velegol, yang kini seorang profesor kejuruteraan kimia di Penn State University, mempunyai ide untuk menggabungkan kaedah pemurnian air ini dengan kaedah penapisan pasir yang biasa berlaku di kawasan-kawasan yang sedang membangun. Dengan mengeluarkan protein benih dan menyerap (mematuhi) mereka ke permukaan zarah silika, komponen utama pasir, dia mencipta f-pasir. Pasir pasir kedua membunuh mikroorganisma dan mengurangkan kekeruhan, mematuhi zarah dan bahan organik. Ini pencemar yang tidak diingini dan DOC kemudiannya boleh dicuci, meninggalkan air bersih untuk lebih lama, dan pasir f sedia untuk digunakan semula.

Walaupun proses asas terbukti dan berkesan, masih terdapat banyak persoalan tentang penciptaan dan penggunaan f-pasir - soalan Tilton dan Przybycien memutuskan untuk menjawab.

Adakah mengasingkan protein tertentu dari benih M. oleifera meningkatkan keberkesanan f-pasir? Adakah asid lemak dan minyak yang terdapat dalam benih penting untuk proses penjerapan? Apakah kesannya keadaan air? Apakah kepekatan protein yang diperlukan untuk menghasilkan produk yang berkesan?

Jawapan kepada soalan-soalan ini boleh memberi implikasi besar pada masa depan f-pasir.

Fraksionasi

Biji M. oleifera mengandungi sekurang-kurangnya lapan protein yang berlainan. Memisahkan protein ini, satu proses yang dikenali sebagai fraksionasi, akan memperkenalkan satu lagi langkah untuk proses itu. Sebelum penyelidikan mereka, penulis berteori bahawa mengasingkan protein tertentu mungkin menyediakan produk siap yang lebih cekap.

Walau bagaimanapun, melalui ujian, Tilton dan Przybycien mendapati bahawa ini tidak berlaku. Fraksiat protein tidak banyak memberi kesan ke atas keupayaan protein untuk menyerap ke dalam zarah silika, bermakna langkah ini tidak diperlukan untuk proses penciptaan f-pasir.

Penemuan bahawa fraksionan tidak perlu adalah sangat berfaedah kepada senario scarce sumber di mana f-pasir dimaksudkan untuk digunakan. Meninggalkan langkah ini daripada proses membantu mengurangkan kos, mengurangkan keperluan pemprosesan, dan memudahkan proses keseluruhan.

Asid lemak

Salah satu sebab utama M. oleifera ditanam pada masa ini adalah untuk asid lemak dan minyak yang terdapat dalam benih. Ini diekstrak dan dijual secara komersial. Tilton dan Przybycien berminat untuk mengetahui sama ada asid lemak ini mempunyai kesan terhadap proses penjerapan protein juga.

Mereka mendapati bahawa fraksinasi seperti itu, menghilangkan asid lemak tidak memberi kesan ke atas keupayaan protein untuk menyerap. Temuan ini juga mempunyai implikasi yang berguna bagi mereka yang ingin melaksanakan proses ini dalam membangunkan wilayah. Oleh kerana kehadiran atau ketiadaan asid lemak dalam benih mempunyai sedikit kesan ke atas penciptaan atau fungsi f-pasir, orang di rantau ini boleh mengeluarkan dan menjual minyak berharga secara komersial, dan masih dapat mengekstrak protein dari benih yang tersisa untuk penapisan air.

Kepekatan

Satu lagi parameter proses pengeluaran f-pasir yang diuji oleh Tilton dan Przybycien adalah kepekatan protein benih yang diperlukan untuk menghasilkan produk yang berkesan. Kepekatan yang diperlukan mempunyai kesan besar ke atas jumlah benih yang diperlukan, yang seterusnya memberi kesan langsung kepada kecekapan keseluruhan dan keberkesanan kos.

Kunci untuk mencapai kepekatan yang betul adalah memastikan terdapat protein yang cukup positif untuk mengatasi cas negatif zarah-zarah silika di mana ia dilampirkan, mewujudkan cas positif positif. Tuduhan positif ini adalah penting untuk menarik bahan organik, partikel, dan mikrob yang mencemarkan air.