После напорна физичка работа изморени и жедни трчаме во кујна, ја одвртуваме славината и си налеваме чаша свежа вода без ниту еден сомнеж за нејзината чистота. Но дали знаете од каде потекнува чистата вода односно каде и како се прочистува водата?
Во суштина, кога зборуваме за прочистување на вода мислиме на отстранување на “лошите” компоненти (непосакувани хемикалии, гасови, бактерии и останати суспендирани честички) оставајќи зад себе “добра” чиста вода. Најчесто применувана стратегија во земјите во развој е користењето на песочни филтри (Слика 1А). Ова е солиден метод и со самото поминување на водата низ ваквите филтри се отстрануваат огромен број на нечистотии. Песокта (по состав кварц) има голема адсорптивна моќ и е неселективна, што води кон остранување на секакви нечистотии. Проблемот се јавува кога големите количини на песок ќе се преполнат со нечистотии и треба да се заменат со нови, а воедно искористениот песок соодветно да се депонира. Друг недостаток е долгиот временски период што е потребен за да се добие беспрекорно чиста вода. Ултра-филтрација со помош на мембрани е друга стратегија што се употребува (Слика 1Б). Мембраните претставуваат перфорирани тенки листови материјал (некои и со нано-пори) низ кои водата поминува под притисок. Поради нивната големина нечистотиите не можат да се протнат низ малечките пори и остануваат на истата страна, додека пак молекулите на водата се доволно мали и се протнуваат низ порите. Иако овој метод на сепарација е доста ефикасен, тој е доста скап бидејќи голема количина на енергија е потребна за работата на моќните пумпи.
Како можеме да ја подобриме ефикасноста на прочистување на водата? Едно зрно песок што игра улога на адсорбер во песочните филтри е нешто помало од еден милиметар (во просек околу 0.1 милиметри, Слика 2). Доколку би користеле адсорбер со помал дијаметар би добиле многу повеќе честички што би го зафатиле истиот волумен, а со тоа и многу поголема целокупна површина за адсорпција. Очигледно решение е користењето на наночестички (помали од 100 нанометри). Но поради тоа што се толку малечки, особено е тешко истите да се одстранат од водата после прочистувањето. Покрај тоа, потребно е и долго време наночестичките да седиментираат.
Но што ако користиме магнетно поле за отстранување на наноматеријалите? Дали некогаш сте слушнале за “наномагнети”? Наномагнети или магнетни наночестички се наночестички кои можат да се манипулираат со помош на магнетно поле. Ваквите наночестички во својот хемиски состав ги содржат елементите железо, кобалт или никел како и нивни соединенија (на пр. оксиди). Магнетни наночестички составени од елементарни метали како на пример железо (Fe), имаат повисока магнетна сатурација од нивните оксиди, како на пр. магнетит (Fe3O4). Магнетните наночестички можат хемиски да се модифицираат (функционализираат) на површината и да делуваат како адсорбер материјал и специфично да ги отстранат нечистотиите од водата многу лесно со помош на магнет. Магнетното прочистување се состои од следниве чекори: чекор 1 – наномагнетите се фрлаат во непрочистена вода, чекор 2 – се чека нечистотиите да се закачат за површината на честичките и чекор 3– финалната суспензија се пушта низ магнетизирана комора за сепарација (Слика 2). Наномагнетите (заедно со нечистотиите) се закачуваат на ѕидот од комората поради присуството на магнетно поле и на крај од другата страна на комората излегува само чиста вода. Колку е поголема магнетната сатурација на материјалот толку побрзо можеме да ги отстраниме честичките од водата. Koга ќе се одстрани магнетното поле магнетните честички можеме да ги собереме и депонираме соодветно. Ова е секако многу помала количина на отпад спореден со големите количини на песок во песочните филтри.
Високиот сооднос површина/волумен на наночестичките генерално овозможува адсорбирање на големи количини нечистотии со малку материјал. Магнетните наночестички пак успешно го решаваат проблемот за отстранување на наноматеријалите од суспензијата. Значи, наномагнети за почиста вода!
