MXene befreien Wasser vom Quecksilber-Gift

Innovation der Drexel und Temple University fängt nach fünf Minuten 98 Prozent der Ionen ein

Quecksilber: Neues Material entfernt das Gift aus dem Wasser (Foto: Nealsmithphotos, pixabay.com)

Philadelphia (pte025/16.08.2022/13:58) - Quecksilber zu entfernen gehört zu den schwierigsten Aufgaben, doch Forscher der Drexel University http://drexel.edu und der Temple University http://temple.edu haben jetzt die Lösung gefunden - ein Material, dass Quecksilber zuverlässig aus dem Wasser entfernt, auch wenn es nur in Spuren darin enthalten ist. Bisherige Methoden schaffen nicht weniger als ein Teilchen pro Milliarde.

Außergewöhnliche Eigenschaften

Das neue Material, das deutlich mehr in viel kürzerer Zeit schafft, heißt oberflächenmodifiziertes Titancarbid-MXen. MXene sind eine Nanomaterialien, die vor mehr als einem Jahrzehnt bei Drexel entdeckt wurden und außergewöhnliche mechanische, elektronische, optische und chemische Eigenschaften haben. Die immense Saugwirkung des Stoffes liegt an der negativ geladenen Oberfläche, der Abstimmbarkeit und Vielseitigkeit seiner Oberflächenchemie. Aufgrund dieser Eigenschaften und der Schichtstruktur haben Titancarbid-MXene-basierte Materialien bereits eine überlegene Leistung bei der Gastrennung, der Entfernung von Salz aus Wasser, der Abtötung von Bakterien und der Nierendialyse gezeigt.

"Wir wussten bereits vorher, dass 2D-Materialien wie Graphenoxid und Molybdändisulfid Metallionen anziehen und deshalb Schwermetalle aus Wasser durch Adsorption entfernen. MXene sind eine ähnliche Art von Materialien, doch sie haben viel größere Aufnahmekapazitäten", so Forschungsleiter Masoud Soroush. Quecksilber sei äußerst wandlungsfähig, wenn es in die Umwelt emittiert werde, sei es durch Verbrennung oder Bergbau. "Es ändert schnell seine chemische Form, was seine Toxizität erhöht und es enorm schwierig macht, es aus den Gewässern zu entfernen, wo es sich unweigerlich ansammelt. Um Quecksilberionen noch schneller anzuziehen, mussten wir die Oberfläche von Titancarbid-MXen-Flocken modifizieren", sagt Soroush.

Hightech-Tuning mit Chloressigsäure

Das Team hat die MXen-Flocken mit Chloressigsäure behandelt - ein Prozess, der als Carboxylierung bezeichnet wird und das MXen mit hochmobilen, starken Carbonsäuregruppen versorgt. Das verstärkt die negative Ladung der MXen-Flocken, wodurch deren Fähigkeit, Quecksilberionen anzuziehen und zu speichern, verbessert wird. Innerhalb von fünf Minuten hat das Material 98 Prozent der Quecksilberionen aus einer Zehn-Milliliter-Wasserprobe gereinigt, die mit Quecksilberionen in Konzentrationen zwischen einem und 1.000 Teilen pro Million kontaminiert war.

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