Stanford University

拉斯特提供一种廉价的方式来过滤砷中毒水

在区域缺乏资源来处理受污染的水,它可以导致疾病,癌症,甚至死亡。

阿里sundermier,SLAC国足球外围网加速器实验室
时钟2020年1月30日

当水很深的地下流动,它通常是由于地壳矿藏溶解无机物质。在许多地区,这些沉积物含有砷,天然存在的元件即无色,无味,无臭。 ITS,虽然存在几乎察觉不到,长期接触砷污染的水会导致坏疽,疾病和多种癌症,在数以百万计的人,甚至死亡的主要收入损失所导致的。

Water distribution
学童使用砷安全饮水亭分布在印度西孟加拉邦一所学校。处理过的水在工厂,位于邻近其是产生是学校,并且被泵送到存储槽。然后在分配亭的顶部。让孩子们每一个电子卡1公升,允许分配从亭处理水。 (信息来源:塞巴斯蒂安·克罗)

由于许多地区缺乏资源和基础设施,以常规他们的手段对待水,他们别无选择,只能继续将自己暴露这些风险。砷污染的普遍危机,特别是在农村南亚,如描述人类历史上最大的集体中毒事件已经过气。

“地下水天然产生的砷比卫生组织你会觉得比较常见,”求算Van Genuchten情况下,在丹麦和格陵兰地质调查局的地球化学部研究员说。 “有许多地区集中污水处理,这使得它很容易清除。但在没有自来水供应,并依靠地下水井地区,你要想想有点困难有关如何实现可持续的水处理解决方案。“

通过自然过程中土壤污染物和过滤灵感结合出来,求算Van Genuchten已-一直使用氧化铁:如铁锈,这是在土壤丰富,从地下水中筛选出砷。我在能源部SLAC国足球外围网加速器实验室的部门领导实验证明,低成本的调查仅使用电力和钢或铁的少量地下水处理方法。球队最近的文件,其中的砷去除不同形式的防锈性能相比有-发表在 水研究.

铁锈的颜色

Case van Genuchten
丹麦和格陵兰地质调查局的求算Van Genuchten情况下,在能源部SLAC国足球外围网加速器实验室的部门领导的实验证明,低成本的调查仅使用电力和钢或铁的少量地下水处理方法。 (信息来源:黎明哈默/ SLAC国足球外围网加速器实验室)

当铁锈形成反应与氧和水分。 ESTA引起反应,铁原子失去电子,增幅提高了设备​​的氧化态。不同氧化态产生不同的颜色,或形式,生锈。每种形式都有独特的性能和反应砷不同。

从SLAC的团队使用X射线 斯坦福同步辐射lightsource (SSRL),以更好地了解如何砷结合于不同的铁锈微粒,正在使用的位于一所学校在西孟加拉邦,印度的乡村的一个污水处理厂,以消除当前进程净化砷的相互作用。

“我们做的是采取铁件,这是很容易找到,并将其插入到地下水在连接到电源,电池罐泵:如汽车,”求算Van Genuchten说。 “来自电池电流腐蚀的铁并产生铁锈。砷结合到这些铁锈颗粒的表面,其可以由随后被过滤掉重力,或潜在地,使用磁体。每一种防锈的,从黑色到红色到绿色,有​​不同的原子排列。通过改变我们应用电流的水的方式,我们可以检查生锈的原子结构和反应来优化我们的系统。“

大海捞针

研究人员发现,磁铁矿,黑锈的形式存在于许多不同类型的岩石,是最有效的这个过程,即使在低浓度运作良好。

在SSRL,团队使用X射线来确定磁铁矿颗粒的结构和形式的化学键与矿物如何砷。通过绑定砷生锈的样品闪亮的X射线,研究人员能将电子出砷原子最里面的贝壳,这使得即使在跟踪检测砷原子的金额,是因为很难找到,因为在针草垛。 ESTA同步加速器基于技术,称为X射线吸收光谱,使用X射线随着精细地控制能量获取信息关于如何砷结合随着铁和是的产生痕量的行为这样的详细信息的仅能够方法之一有毒金属。

通过这些实验中,研究人员发现,磁铁矿具有独特的结构相对于其他形式的锈,使其能够形成更强的债券中的污染物。

“的形状和分子的大小,发现砷,以适应象磁铁矿的结构的拼图,”求算Van Genuchten说。 “这导致在磁铁矿粒子砷的掺入而不是简单地粘接到矿物表面”。

一个年轻的村民带回足球外围网从电化厂在学校购买的处理水5升的瓶子。当地工厂运营商,他们还住在村里,发现经营工厂的成本很低,足以创造一个可行的市场出售多余的村子处理过的水,以提供给学校的孩子除了水中。其结果是,村里已经开始开关从当地的水转运购买水从工厂买水。 (信息来源:塞巴斯蒂安·克罗)

现实世界的影响

通过这项研究,求算Van Genuchten希望能找到他们如何反应砷这样的水处理系统可以优化到可以广泛实施点的方式来生产更快,更好的铁锈微粒控制。我曾经说,项目是如何享受启用推他向前,即使它是由应用程序明确和迫切的需求驱动的基础研究。

“我开始研究水处理,因为我想对世界产生积极影响,”我说。 “有时我感到沮丧,当我的研究的水处理配件按计划进行不下去,但后来它有助于记住,我也是做研究从批判的视角。关于我的知识生成矿物和污染物的互动也很重要,了解污染物在环境中的行为 - 例如如何有毒金属通过地下水运动,被困在土壤和沉积物“。

尽管面临挑战,我补充说,它总是重要的是要考虑到现实世界的应用这项工作都会有。

“我在那里的第一天那水在印度学校发给孩子们,”我说。 “有孩子们用电子芯片的所有卡,他们把对配电盘一点点在展台,其中泵出那么一升的过滤水。它是如此奖励看到他们脸上的兴奋,当他们看到水出来“。

ESTA的研究是通过在科研和法国格勒诺布尔也利用了ESRF荷兰的组织支持。斯坦福同步辐射实验室是科学用户设施的母鹿办公室。

媒体联系人

通信SLAC办公室

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