Vattenmjukgörande tekniker är mycket effektiva för att ta bort mineraler som kalcium och magnesium, som förekommer som positivt laddade joner i "hårt" vatten. Men många tungmetaller och andra oorganiska föroreningar bildar negativt laddade joner i vatten, och befintliga vattenbehandlingsprocesser för att ta bort dem är ineffektiva och dyra.
Kemister vid University of California, Santa Cruz, har nu utvecklat en ny typ av material som kan suga upp negativt laddade föroreningar från vatten. Det nya materialet, som de kallar SLUG-26, skulle kunna användas för att behandla förorenat vatten genom en jonbytesprocess som liknar vattenmjukning. I en vattenavhärdare byts natriumjoner som är svagt bundna till ett negativt laddat harts ut mot hårdvattenmineralerna, som hålls fastare av hartset. SLUG-26 tillhandahåller ett positivt laddat substrat som kan byta ut en ogiftig negativ jon mot de negativt laddade föroreningarna.
"Vårt mål de senaste 12 åren har varit att tillverka material som kan fånga in föroreningar, och vi fick äntligen vad vi ville ha. Data visar att utbytesprocessen fungerar", säger Scott Oliver, docent i kemi vid UC Santa Cruz.
Det kemiska namnet för SLUG-26 är kopparhydroxidetandisulfonat. Den har en skiktad struktur av positivt laddade tvådimensionella ark med hög kapacitet för att hålla fast vid negativa joner. Oliver och UCSC doktorand Honghan Fei beskrev föreningen i en artikel som kommer att publiceras i tidskriften Angewandte Chemie och som för närvarande är tillgänglig online.
Forskarna fokuserar för närvarande på användningen av SLUG-26 för att fånga den radioaktiva metallen teknetium, som är ett stort problem för långtidsförvaring av radioaktivt avfall. Teknetium produceras i kärnreaktorer och har en lång halveringstid på 212 000 år. Det bildar det negativa jonperteknetatet i vatten och kan läcka ut ur fast avfall, vilket gör förorening av grundvatten till ett allvarligt problem.
"Det är ett problem på grund av dess miljömässiga rörlighet, så de behöver nya sätt att fånga det", sa Oliver.
I sina inledande studier använde forskarna mangan, som bildar den negativa jonpermanganatet, som en icke-radioaktiv analog för teknetium och perteknetat. Nästa steg blir att arbeta med teknetium och se om SLUG-26 fungerar lika effektivt som det gjorde i de inledande studierna.
"Om det kan användas i den verkliga världen eller inte återstår att se, men än så länge ser det mycket lovande ut", sa Oliver.
