每秒可回收粉可以杀死成千上万的水性细菌暴露在阳光下

至少20亿人在世界范围内经常喝水污染致病微生物。

现在,科学家在斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室发明了一种低成本、可回收粉每秒,杀死了成千上万的水性细菌暴露在普通的阳光。发现这种超速的消毒剂可以显著促进了近30%的世界人口没有获得安全的饮用水,根据斯坦福大学和线性的团队。他们的结果是发表在5月18日的一项研究自然水。

“水源性疾病每年造成200万人死亡,多数在5岁以下儿童,”吴研究位联席作者通说,前材料科学与工程博士后学者(MSE)斯坦福大学工程学院。“我们相信,我们的新技术将促进革命性的改变在水中消毒并激励更多创新在这个激动人心的跨学科领域。”

传统水处理技术包括化学物质,它能产生有毒的副产品,紫外线,需要较长时间,需要消毒的电力来源。

斯坦福大学开发的新消毒剂是无害的金属粉末,通过吸收来自太阳的紫外线和高能可见光。粉由氧化铝纳米片、硫化钼、铜和铁氧化物。

“我们只使用少量的材料,”资深作者说Yi Cui,该创始人MSE和能源科学与工程学的教授斯坦福杜尔学院的可持续发展。“材料成本低,相当丰富。创新的关键是,当浸在水里,他们一起功能。”

快速、无毒、可回收利用

从太阳吸收光子后,硫化钼/铜催化剂执行像一个半导体/金属结,使光子驱逐电子。然后释放电子与周围的水发生反应,生成过氧化氢和羟基自由基——一种最生物破坏性形式的氧。新成立的化学物质迅速杀死细菌严重损害他们的细胞膜。

在这项研究中,斯坦福大学和线性的团队使用了一个200毫升(6.8盎司)烧杯的室温约有100万的污染水大肠杆菌每毫升(细菌。03 oz。]。

“我们粉搅拌到受污染的水,”说,该研究Bofei Liu前MSE博士后。“然后我们进行消毒试验在斯坦福校园真正的阳光,和60秒内未发现活细菌。”

粉状nanoflakes可以快速移动,使身体接触很多细菌和快速杀死他们,他补充说。

阳光所产生的化学副产品也很快消散。

“过氧化氢和羟基自由基的寿命很短,“崔说。“如果他们不立即找到细菌氧化,分解成水和氧气的化学物质,几秒内就被解雇。所以你可以马上喝的水。”

无毒的粉也可回收利用。氧化铁允许nanoflakes与一个普通的磁铁远离水。在这项研究中,研究人员利用磁性来收集相同的粉30倍治疗30种不同的样本被污染的水。

“徒步旅行者和背包客,我可以想象携带少量粉末和一个小磁铁,”崔说。“你白天把粉末在水中,赶快下一点阳光,一分钟内可饮用的水。你使用磁铁粒子以备后用。”

粉也可以用在污水处理厂目前使用紫外线灯消毒处理过的水,他补充说。

“白天植物可以利用可见阳光,这将比紫外线工作更快,可能会节省能源,”崔说。“nanoflakes相当简单,可以迅速扩大的吨。”

这项研究集中在大肠杆菌,它可以引起严重的胃肠疾病,甚至可以危及生命。美国环境保护局已经设置的最大污染水平的目标大肠杆菌在饮用水零。斯坦福大学和小组计划测试新粉在其他水传播的病原体,包括病毒、原生动物和寄生虫,也导致严重疾病和死亡。

参考:刘刘吴T, B, C, et al。太阳能高效异构subminute水消毒与指纹二硫化钼综合组装。Nat水。2023年。doi:10.1038 / s44221 - 023 - 00079 - 4

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