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2024-05-03 17:30:00
- マイクロプラスチックはあらゆる生態系に侵入し、有毒物質を運ぶ可能性もあります
- 三重構造のヒドロゲルは水からマイクロプラスチックを除去する効果的な解決策となる可能性がある
- 開発されたハイドロゲルは、PVC に対して最大 95%、PP マイクロプラスチックに対して最大 93% という高い効率を達成します。
マイクロプラスチックは、多くの場合 5 mm 未満の小さなプラスチック片で、私たちの環境を深刻に脅かします。 マイクロプラスチックは陸域、淡水域、海洋生態系に侵入し、それらを著しく汚染します。 それらは非常に小さいため、食物連鎖にさえ入り込み、あらゆる種類の有毒物質を運ぶ可能性があります。 多くの研究がこの問題に対処する方法を検討しています。 今日は、水からマイクロプラスチックを効果的に除去できる特別なハイドロゲルを見ていきます。
新しいハイドロゲルが希望をもたらす
キトサン (CS)、ポリビニルアルコール (PVA)、およびポリアニリン (PANI) を含む三重構造ヒドロゲルは、水からマイクロプラスチック (MP) を除去するための優れたソリューションです。 この材料は、構造の強度や柔軟性などの特殊な構造的および機能的特性を利用しています。 これらのヒドロゲルの重要な特徴は、適応能力です。これは、ヒドロゲルが異なる孔径を持つことができ、機械的に柔軟であることを意味します。 これにより、水中のマイクロプラスチックを捕捉する能力が向上します。
三重ネットワークヒドロゲルの合成の概略図 (a)、ヒドロゲルの内部構造の概略図 (b)
PVA はヒドロゲルに強度、柔軟性、保水力を与えます。 さらに、ヒドロゲルポリマーネットワークの形成を可能にする化学官能基を提供します。 逆に、CS はキチンに由来し、自然分解性と抗菌効果により優れたハイドロゲル素材です。 また、静電相互作用を通じてマイクロプラスチックを互いに結合させる能力もあります。 PVA と CS の間の水素含有官能基は強力なポリマーネットワークを形成し、これによりヒドロゲルの強度と保水力が向上します。 さらに、PANI をヒドロゲルに添加すると、ポリマーの架橋が改善され、マイクロプラスチックを捕捉する能力が向上します。
この構造の最後の部分は、Cu-POM として知られる銅ポリオキソメタレート ナノクラスターです。 これらのナノクラスターは、水からマイクロプラスチックを除去する際のヒドロゲルの効果を高める鍵となります。 さらに、ナノクラスターは紫外線によるマイクロプラスチックの光分解を促進し、水域の浄化に貢献します。
POM ナノクラスターは負の電荷を持ちますが、マイクロプラスチックは通常、その種類と周囲の pH に応じて負の電荷を帯びます。 逆に帯電した粒子間の静電引力により、マイクロプラスチックがヒドロゲルに捕捉されやすくなります。 ファンデルワールス力のおかげで、マイクロプラスチックはヒドロゲルの表面と POM ナノクラスターの表面の両方に付着します。
このヒドロゲルは、pH 6.5 で PVC マイクロプラスチックに対して約 95%、PP マイクロプラスチックに対して約 93% という高いマイクロプラスチック除去効率を示します。 さらに興味深いのは、その有効性を失うことなく最大 5 サイクルまで再利用できることです。
ジョセフ・ノバク
私はもともと科学技術に興味があったため、イオン応用技術を研究する博士課程の学生です。 人間の創造性と能力のおかげで何が生み出されるのか、私はいつも驚かされます。 私は自由時間を山や都市で旅行して過ごすのが好きです。
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