Нехватка питьевой воды является ключевой проблемой во многих частях мира, и жестокая ирония заключается в том, что огромное количество воды витает в воздухе и недоступно. Исследователи из Техасского университета в Остине разработали солевой гидрогель, который может извлекать из воздуха большое количество пресной питьевой воды при относительно низкой влажности.
Как следует из названия, гидрогели в основном состоят из воды, но это не мешает им хотеть большего. Их превосходная впитывающая способность делает их полезными в подгузниках и бинтах, а также потенциально в качестве осушителей и устройств, извлекающих питьевую воду из воздуха.
Это последнее приложение могло бы быть особенно полезным, но, к сожалению, процесс немного медленный и неэффективный. Добавление гигроскопичных солей, которые также являются эффективными поглотителями воды, могло бы помочь, но, к сожалению, эти соли не очень хорошо интегрируются с гидрогелями.
Поэтому для нового исследования, исследователи решили найти способ смешать их должным образом. Ключ был в том, чтобы начать с полимера, состоящего из молекул, которые являются «цвиттер-ионными» — по сути, они содержат ионы с положительным и отрицательным электрическими зарядами. Это позволяет ему более прочно удерживать гигроскопичные соли, и полученный гидрогель очень эффективно поглощает воду из окружающего воздуха.
Это включает в себя цикл поглощения и сепарации. Сначала, материал оставляют на час для высасывания влаги из окружающего воздуха. Затем он высушивается в конденсаторе, чтобы отжать и собрать воду, прежде чем снова использовать его для абсорбции. Повторение этого цикла несколько раз, по-видимому, не уменьшило его способность поглощать или высвобождать воду.
В тестах солевой гидрогель показал себя очень хорошо. Команда смогла извлечь 5,87 л пресной воды на килограмм материала в день из воздуха с влажностью 30 процентов. Это одни из лучших показателей, которые можно увидеть от водосборников подобных этому, и мы видели многие из них, обычно с использованием металлоорганических каркасов в качестве абсорбирующего материала.
При дальнейшей оптимизации эти цвиттер-ионные гидрогели могут быть очень полезны для обеспечения питьевой водой развивающихся и пострадавших от засухи регионов.
Исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie.
Источник: Wiley
