Cùng với các báo cáo tin tức ngày càng tăng về sự nóng lên toàn cầu, ô nhiễm không khí, nước và đất, cũng như áp lực ngày càng tăng đối với môi trường an toàn và nguồn cung cấp thực phẩm cho dân số ngày càng tăng, khoa học môi trường và vệ sinh môi trường đang nhận được sự quan tâm ngày càng tăng.

Với nhận thức toàn cầu ngày càng tăng về các vấn đề môi trường và an toàn, chúng ta không chỉ nhận ra sự cần thiết phải chủ động thực hiện các bước để ngăn ngừa ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng, mà còn phải sửa chữa một số quyết định sai lầm được đưa ra nhiều thập kỷ trước. Hôm nay chúng ta biết ơn những nhu cầu giúp làm sạch không khí và nước bị ô nhiễm, làm sạch đất và thay thế các hóa chất nguy hiểm xung quanh chúng ta như đồ chơi, quần áo, mỹ phẩm, sản phẩm chăm sóc da và thực phẩm.

Trong các lĩnh vực này, sự tương tác của vật liệu nano đóng một vai trò quan trọng và kiến thức chuyên sâu về lĩnh vực này sẽ đóng góp quan trọng vào việc mô tả, đánh giá, dự đoán và kiểm soát rủi ro - trong việc đảm bảo sức khỏe và an toàn trong tương lai và loại bỏ ô nhiễm đã tạo ra trong quá khứ.

[Môi trường/Nanotoxicology]

Ngày nay, hạt nano ở bên cạnh chúng ta không chỗ nào không có. Những hạt nhỏ này đã đi vào các sản phẩm như kem chống nắng, bao bì thực phẩm, dược phẩm, quần áo và sơn và liên tục đi vào các lĩnh vực mới. Tuy nhiên, nguy cơ tiềm ẩn của việc cố ý và vô tình tiếp xúc với các hạt nano vẫn chưa được đánh giá đầy đủ. Điều này cũng thu hút sự chú ý nhiều hơn đến chất độc nano.

Công nghệ nano là một lĩnh vực khoa học tương đối mới, khai thác thực tế là các tính chất của vật liệu thay đổi khi kích thước giảm từ vĩ mô xuống kích thước nano. Các tính chất mong muốn của vật liệu nano kỹ thuật đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và họ luôn tìm kiếm những cách mới để áp dụng chúng. Không chỉ việc sử dụng và phổ biến vật liệu nano ngày càng tăng, các vật thể có kích thước nano cũng có thể gây ra tác dụng phụ của các quá trình như đốt cháy và mài mòn cơ học.

Kết quả là các vật liệu nano tiếp tục mở rộng và giải phóng trong môi trường xung quanh cũng như môi trường xung quanh của chúng ta, làm tăng sự tiếp xúc với các hạt nano. Tuy nhiên, những đặc tính vật liệu mới thỏa đáng này đi kèm với những khía cạnh chưa biết. Người ta thường không biết các hạt này tương tác và hoạt động như thế nào trong suốt vòng đời của chúng. Rất nhiều nỗ lực và nguồn lực đã được tập trung vào chất độc nano để đánh giá tác động của việc tiếp xúc với vật liệu nano có chủ ý và không chủ ý để đảm bảo rằng điều này an toàn cho con người và môi trường.

Mô tả sự tương tác của các hạt nano với môi trường xung quanh

Trong đánh giá an toàn nano, điều quan trọng là phải hiểu cách các hạt nano hoạt động trong môi trường tiếp xúc. Họ cần nghiên cứu trong các môi trường sinh học có liên quan, nơi sự tương tác giữa các hạt nano và các phân tử mà chúng gặp phải trong suốt vòng đời của chúng có thể được theo dõi. Bản chất của sự tương tác với môi trường xung quanh phụ thuộc vào vật liệu hạt nano, kích thước, điện tích bề mặt và chức năng hóa và môi trường xung quanh, ví dụ như pH. Các hạt nano khi được giải phóng sẽ bắt đầu hấp thụ vật liệu hữu cơ và vô cơ, tạo thành một giao diện mới, được gọi là corona hoặc bioelectronic layer, do đó mang lại cho môi trường những đặc tính mới. QSense QCM-D có thể nghiên cứu loại tương tác này giữa các hạt nano và môi trường xung quanh, ví dụ, khả năng chịu đựng sinh học của các hạt nano trong hệ thống tiêu hóa của con người đã được đánh giá trong nghiên cứu này. Bài đăng trên blog này cũng xem xét một số ví dụ về sự tương tác với các hạt nano trong bối cảnh có liên quan. Ảnh hưởng của các hạt nano lên màng phospholipid cũng đã được nghiên cứu thành công với các khe Langmuir.

[Môi trường/Làm sạch nước và đất]

Nước và đất là hai yếu tố quan trọng cần thiết để đảm bảo sức khỏe và hạnh phúc của con người và các sinh vật khác trên hành tinh này. Hai lĩnh vực này không chỉ cung cấp môi trường cho sự sống còn và phát triển của chúng ta, mà đất lành và nước sạch là điều kiện tiên quyết để đảm bảo chuỗi thức ăn cho chúng ta và các thế hệ tương lai. Tuy nhiên, ngày nay, ô nhiễm môi trường nước và đất ngày càng được quan tâm.

Ô nhiễm môi trường là do con người gây ra và bắt nguồn từ một loạt các nguồn. Công nghiệp thải ra các sản phẩm phụ độc hại và nước thải bị ô nhiễm, phân bón nông nghiệp và thuốc trừ sâu thấm vào lòng đất. Các nguồn khác là nước thải chưa qua xử lý, tràn dầu, ô nhiễm phóng xạ và mưa axit, tất cả đều gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Khi chúng ta nhìn vào sự gia tăng dân số và sự giàu có toàn cầu, chúng ta đang chứng kiến sự suy thoái của hai nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng nhất này. Nhiều người hơn trên thế giới và lối sống tiêu dùng cao do nhiều người hơn gây áp lực lên các nguồn lực sẵn có được sử dụng để hỗ trợ tiêu dùng ngày càng tăng và thay đổi thói quen tiêu dùng. Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ và đảm bảo cung cấp đất lành mạnh và nước sạch, cần phải làm sạch nước và đất bị ô nhiễm.

Lọc và lọc nước

Nước sạch là một nguồn tài nguyên ngày càng khan hiếm. Nhu cầu về nước chất lượng cao không chỉ cung cấp nước uống cho số lượng ngày càng tăng của hành tinh mà còn hỗ trợ sản xuất và nông nghiệp thực phẩm và quần áo có lối sống tiêu thụ cao. Để đảm bảo nguồn cung cấp nước bền vững và môi trường sống an toàn cho các thế hệ tương lai, chúng ta cần tăng cường sử dụng tài nguyên và tái chế nước mà chúng ta đã sử dụng. Chúng ta cũng cần làm sạch các nguồn nước đã bị ô nhiễm như sông, hồ và đại dương. Tái chế và khử muối có thể cung cấp một giải pháp cho nhu cầu tiêu dùng ở những khu vực có nguồn cung cấp nước ngọt không đủ.

Một cách hiệu quả để xử lý các chất gây ô nhiễm nước là lọc màng, có thể được sử dụng để thu hồi nước, tái sử dụng cũng như khử muối. QSense QCM-D có thể được sử dụng để phát triển và đánh giá màng lọc, đặc trưng cho tính chất giãn nở và lọc của màng, chẳng hạn như màng thẩm thấu ngược để khử muối và xử lý nước thải và ô nhiễm màng.

Làm sạch đất

Xử lý đất là quá trình loại bỏ hoặc tinh chế đất bị ô nhiễm bằng các phương pháp khác nhau. Xử lý sinh học là một trong những phương pháp có ý nghĩa nhất để làm sạch đất. Trong xử lý sinh học, vi sinh vật được sử dụng để phân hủy các chất gây ô nhiễm trong đất. Xử lý sinh học thường được sử dụng để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ như dầu và nhiên liệu gốc dầu.

Khó khăn chính trong xử lý sinh học là sự sẵn có của các chất ô nhiễm vì các hợp chất kỵ nước này liên kết với các hạt đất và có độ hòa tan thấp trong nước. Để tăng cường sự tiếp xúc của các chất ô nhiễm với vi sinh vật và do đó làm suy giảm, các chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng. Các chất hoạt động bề mặt có thể được sử dụng để tăng cường sự hấp phụ và hòa tan của hydrocacbon dầu mỏ, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự đồng hóa của chúng với các vi sinh vật.

Hầu hết các chất hoạt động bề mặt có sẵn trên thị trường được tổng hợp từ các sản phẩm phụ của dầu mỏ. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều mối quan tâm về môi trường đã dẫn đến việc nghiên cứu và phát triển các chất hoạt động bề mặt tự nhiên có thể thay thế để thay thế các sản phẩm hiện có. Những chất hoạt động bề mặt sinh học này thường là glycoplipid, lipoprotein, phospholipid, axit béo hoặc polymer có tính chất hóa học của chúng. Ở nồng độ thấp, các chất hoạt động bề mặt sinh học hòa tan trong nước, nhưng ở nồng độ cao hơn, các micellar được hình thành. Điểm hình thành micellar được gọi là điểm nồng độ micellar tới hạn (CMC). Nồng độ micellar quan trọng của dung dịch chất hoạt động bề mặt sinh học thường được đo vì sự hòa tan hydrocarbon dầu mỏ thường xảy ra trên CMC. Từ quan điểm kinh tế và môi trường, điều quan trọng là sử dụng càng ít chất hoạt động bề mặt càng tốt.

[Môi trường/Carbon cô lập]

Với sự nóng lên toàn cầu và tác động của nó đối với hành tinh ngày càng được chú ý, việc lưu trữ khí nhà kính, chủ yếu là carbon dioxide, đã trở thành chủ đề của nhiều nhóm nghiên cứu. Việc thu giữ carbon dioxide một cách an toàn và lưu trữ trong các tầng chứa nước mặn sâu được coi là một phương tiện khả thi để kiểm soát lượng khí thải carbon vào khí quyển.

Một trong những hệ thống ngầm tiềm năng để xem xét việc cô lập địa chất liên quan đến các tầng ngậm nước mặn sâu. Để đạt được sự cô lập CO2 thành công, cần đảm bảo thu giữ CO2 lâu dài. Điều này đòi hỏi sự hiểu biết về tất cả các cơ chế bẫy vật lý và hóa học có thể bảo tồn carbon dioxide. Việc thu giữ carbon dioxide dưới một lớp kín không thấm nước hoặc cố định carbon dioxide trong lỗ chân lông tầng chứa nước có tác động lớn nhất và trực tiếp nhất. Hiệu quả của cả hai cơ chế bẫy phụ thuộc vào áp suất mao dẫn, vì vậy tính chất căng thẳng giao diện giữa carbon dioxide - nước mặn và carbon dioxide - đá đóng một vai trò quan trọng. Hiểu được những tương tác này đòi hỏi các phép đo ở nhiệt độ cao và áp suất cao để mô phỏng các điều kiện lưu trữ nước.

Tương tác CO2-muối (đá) ở áp suất cao

Mối quan hệ chức năng của căng thẳng giao diện CO2-mặn với áp suất, nhiệt độ, thành phần muối và nồng độ đã được nghiên cứu. Hình 1 cho thấy dữ liệu đo độ căng giao diện điển hình, dữ liệu cho thấy giá trị độ căng giao diện đạt đến trạng thái cân bằng ở áp suất khoảng 120bar.

Mối quan hệ chức năng giữa CO2-nước và CO2-nước muối (35.000 ppm) và áp suất (45 ° C)

Độ ẩm thường được định nghĩa là xu hướng mà một chất lỏng trải ra dưới sự hiện diện của một chất lỏng không tương thích khác và bám vào bề mặt rắn. Trong trường hợp tầng ngậm nước, cần phải xem xét các hệ thống nước mặn - carbon dioxide - đá. Nếu đá ướt, nước muối chiếm các lỗ nhỏ và tiếp xúc với hầu hết đá. Tương tự như vậy, nếu CO2 được bơm vào cuối cùng làm ướt đá, nó sẽ chiếm các lỗ nhỏ và tiếp xúc với hầu hết đá. Sự thay đổi độ ẩm được nghiên cứu bằng cách đo góc tiếp xúc của CO2 trên bề mặt khoáng chất trong nước muối ở áp suất cao và nhiệt độ cao.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Ô nhiễm sinh học và hình thành màng sinh học bên ngoài hệ sinh thái xảy ra tự nhiên là một mối nguy hiểm. Sự tích tụ của các thuộc địa vi khuẩn (thường là trong môi trường công nghiệp) làm suy giảm vật liệu cơ bản, gây ra sự ăn mòn và thất bại vật liệu.

Điều này dẫn đến tổn thất sản xuất và tăng chi phí. Ngoài ra, nó có thể gây ra rủi ro sức khỏe, chẳng hạn như làm giảm hiệu suất của màng lọc, ảnh hưởng đến thông lượng màng, do đó ảnh hưởng đến chất lượng nước uống.

Màng sinh học tồn tại với số lượng lớn như một phần của hệ sinh thái lớn hơn, nhưng những chùm vi sinh vật này cũng tồn tại và nhân lên trong các tòa nhà nhân tạo cung cấp môi trường ẩm ướt và dinh dưỡng cho vi sinh vật. Dòng nước thải, các cơ sở sản xuất sử dụng đường ống làm mát bằng nước, các hệ thống đường ống khác như đường ống dẫn nước hoặc đường ống dẫn dầu và các hệ thống màng như lò phản ứng sinh học màng và màng thẩm thấu ngược để lọc nước thải thường bị ảnh hưởng. Chi phí thiệt hại do ô nhiễm sinh học là rất lớn và hậu quả gây ra rủi ro cho cuộc sống và sức khỏe con người là rất nghiêm trọng. Do đó, rất có ý nghĩa để hiểu và ngăn ngừa hiện tượng ô nhiễm sinh học.

Ô nhiễm sinh học, hình thành màng sinh học và đặc tính của sơn chống bẩn

Màng sinh học là rào cản chính đối với hiệu quả của màng và quá trình lọc. Ví dụ, một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu suất của các lò phản ứng sinh học màng là ô nhiễm màng do các chất polymer ngoại bào được tiết ra bởi vi sinh vật. Làm sạch màng, mặc dù đã được nghiên cứu rộng rãi, các phương pháp ngăn ngừa ô nhiễm thậm chí còn hấp dẫn hơn. Do đó, để đảm bảo hiệu suất lâu dài tối ưu của màng, điều quan trọng là phải hiểu và mô tả cách giảm thiểu và ngăn ngừa ô nhiễm và các điều kiện hình thành màng sinh học. Thông tin có thể giúp hiểu rõ hơn mối quan hệ giữa các đặc tính bề mặt của màng và xu hướng ô nhiễm có thể được thu thập bằng cách đo lường sự gắn kết và tăng trưởng của vi khuẩn bằng QSense QCM-D, một kỹ thuật có thể được sử dụng để mô tả các quy mô và quá trình ô nhiễm và phát hiện sự hình thành màng sinh học. Công nghệ này cũng có thể được sử dụng để đánh giá các chương trình chống bám bẩn và chống bám bẩn, cũng như giúp thiết kế lớp phủ màng chống bám bẩn, v.v.

Góc tiếp xúc được sử dụng để mô tả đặc điểm của màng

Ô nhiễm màng do các chất hữu cơ như chất vô cơ (muối, trầm tích như hydroxit kim loại và cacbonat), keo (các hạt lơ lửng như silica), các chất gây ô nhiễm vi sinh vật và các hạt chặn lỗ chân lông trên bề mặt màng hoặc thông qua bụi bẩn hình thành từ các khối. Vì hầu hết các chất gây ô nhiễm là kỵ nước trong tự nhiên, màng hydrophilic thường được coi là cần thiết. Sử dụng các loại lớp phủ và xử lý bề mặt khác nhau có thể làm cho màng ưa nước hơn. Các phép đo góc tiếp xúc thường được sử dụng để đánh giá tính ưa nước của bề mặt.

[Môi trường/khử mực]

Deinking là một quá trình công nghiệp trong đó mực được loại bỏ từ các sợi giấy tái chế để sản xuất giấy deinking.

Quá trình tuyển nổi trong khử mực

Bọt tuyển nổi là một quá trình khử mực thường được sử dụng. Nó bắt nguồn từ quá trình tuyển nổi thường được sử dụng trong khai thác mỏ. Nguyên tắc của quá trình tuyển nổi rất đơn giản: trong bể nổi, các bong bóng nhỏ được phân tán trong bột giấy. Bong bóng sẽ nổi lên và tích tụ các hạt mực kỵ nước. Do đó, các hạt mực được nâng lên trên cùng của bể chứa và do đó được chọn ra, và bột giấy khử mực được thu thập từ đáy bể.

Bong bóng phân tán đóng một vai trò quan trọng trong quá trình này. Các tính chất của chúng bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các thành phần môi trường chất lỏng bao gồm nước và thuốc thử nổi, chẳng hạn như chất tạo bọt, chất thu gom, chất ức chế, v.v. Trong số tất cả các tác nhân này, tác nhân gây phồng rộp là các hoạt chất bề mặt ảnh hưởng đến sự hình thành và hành vi của chúng. Các phân tử sủi bọt hấp phụ trên bề mặt bong bóng để tạo thành một lớp hấp phụ. Trong quá trình hấp phụ, sức căng bề mặt giảm cho đến khi đạt được giá trị cân bằng. Trong điều kiện năng động, động lực học của sự hấp phụ hòa giải và hấp phụ của chất hoạt động bề mặt từ dung dịch có ảnh hưởng quan trọng đến hành vi của bong bóng. Hiểu được bản chất lưu biến của lớp hấp phụ là rất quan trọng để mô tả các chất hoạt động bề mặt thương mại.

Tải xuống App Digest: Ứng dụng công nghệ giọt dao động để mô tả hành vi của các chất hoạt động bề mặt trong quá trình tuyển nổi.