DOI 10.35776/MNP.2019.10.09
УДК 628.3:62-278

Кофман В. Я.

Микродвигатели – новое направление создания технологий очистки воды и сточных вод (обзор)

Аннотация

Микродвигатели представляют собой автономные, выполняющие определенные функции самодвижущиеся микроустройства на основе неорганических, органических или биологических материалов. В конструкции микродвигателя реализованы две функции: автономное движение и эффективный захват и/или деструкция различных химических веществ, в том числе загрязняющих. Для обеспечения автономного движения устройство микродвигателей предусматривает создание локальных термических, акустических, химических градиентов, проистекающих из ассиметричной морфологии или поверхностной структуры. Движение обеспечивается за счет использования различных источников энергии, включая свет, электрические и магнитные поля, ультразвуковые волны или химическое «топливо». Хаотичная траектория движения микродвигателей в объеме раствора обеспечивает высокоэффективное взаимодействие иммобилизованных на их поверхности реагентов с целевыми загрязняющими или детектируемыми веществами. Наиболее проработанный принцип создания автономного движения заключается в возникновении импульса отдачи при ассиметричном образовании в результате химической реакции газовых микропузырей. В настоящее время основные исследования применения микродвигателей в процессах водоочистки проводятся по направлениям анализа водных сред, удаления тяжелых металлов, органических загрязняющих веществ, красителей и нефтепродуктов, а также обеззараживания воды. По оценкам, микродвигателям присущи уникальные возможности в области детектирования и удаления загрязняющих веществ в водной среде вследствие сочетания адсорбционных и каталитических свойств с автономным перемещением.

Ключевые слова

обеззараживание , адсорбция , очистка воды и сточных вод , микродвигатели , автономное движение , катализ , удаление загрязняющих веществ

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

1. Hwang J., Yang H.-M., Lee K.-W., et al. A remotely steerable Janus micromotor adsorbent for the active remediation of Cs-contaminated water. Journal of Hazardous Materials, 2019, v. 369, pp. 416–422.
2. Srivastava S. K., Guix M., Schmidt O. Wastewater mediated activation of micromotors for efficient water cleaning. Nano Letter, 2016, 16 (1), pp. 817–821.
3. Ying Y., Pumera M. Micro/Nanomotors for water purification. Chemistry. A European Journal, 2019, v. 25, pp. 106–121.
4. Wang H., Potroz M. G., Jackman J. A., et al. Bioinspired spiky micromotors based on Sporopollenin exine capsules. Advanced Functional Materials, 2017, v. 27, no. 32.
5. Kagan D., Calvo-Marzal P., Balasubramanian S., et al. Chemical sensing based on catalytic nanomotors motion-based detection of trace silver. Journal of the American Chemical Society, 2009, v. 131, pp. 12082–12083.
6. Moo J. G. S., Wang H., Zhao G. J., Pumera M. Biomimetic artificial inorganic enzyme-free self-propelled microfish robots for selective detection of Pb2+. Chemistry. A European Journal, 2014, v. 20, pp. 4292–4296.
7. Rojas D., Jurado-Sanchez B., Escarpa A. «Shoot and sense» Janus micromotors-based strategy for the simultaneous degradation and detection of persistent organic pollutants in food and biological samples. Analytical Chemistry, 2016, v. 88, pp. 4153–4160.
8. Campuzano S., Orozco J., Kagan D., et al. Bacterial isolation by lectin-modified microengines. Nano Letters, 2012, v. 12, pp. 396–401.
9. Vilela D., Parmar J., Zeng Y. F., et al. Graphene-based microbots for toxic metal removal and recovery from water. Nano Letters, 2016, v. 16, pp. 2860–2866.
10. Parmar J., Villa K., Vilela D., Sanchez S. Platinum-free cobalt ferrite-based micromotors for antibiotic removal. Applied Materials Today, 2017, v. 9, pp. 605–611.
11. Soler L., Magdanz V., Fomin V. M., Sanchez S., et al. Self-propelled micromotors for cleaning polluted water. ACS Nano. 2013, v. 7, pp. 9611–9620.
12. Mushtaq F., Asani A., Hoop M., et al. Highly efficient TiO2-PtPd tubular nanomachines for photocatalytic water purification with multiple locomotion strategies. Advanced Functional Materials, 2016, v. 26, pp. 6995–7002.
13. Zhao G. J., Seah T. H., Pumera M. External-energy-independent polymer capsule motors and their cooperative behaviors. Chemistry. A European Journal, 2011, v. 17, pp. 12020–12026.
14. Guix M., Orozco J., Garcia M. Superhydrophobic alkanethiol-coated microsubmarines for effective removal of oil. ACS Nano, 2012, v. 6, pp. 4445–4451.
15. Gao W., Feng X. M., Pei A., et al. Seawater-driven magnesium based Janus micromotors for environmental remediation. Nanoscale, 2013, v. 5, pp. 4696–4700.
16. Kiristi M., Singh V. V., de Avila B. E. F., et al. Lysozime-based antibacterial nanomotors. ACS Nano, 2015, v. 9, pp. 9252–9259.