A medida que aumentan los informes de noticias sobre el calentamiento global, la contaminación del aire, el agua y el suelo, y al mismo tiempo la presión sobre el entorno seguro y el suministro de alimentos de la creciente población, las ciencias ambientales y el saneamiento ambiental están recibiendo cada vez más atención.

A medida que aumenta la conciencia mundial sobre los problemas ambientales y de seguridad, no solo reconocemos la necesidad de tomar medidas proactivas para prevenir la contaminación ambiental y proteger la salud pública, sino que también debemos corregir algunas decisiones erróneas tomadas hace décadas. Hoy agradecemos la necesidad de ayudar a limpiar el aire y el agua contaminados, purificar el suelo y reemplazar los productos químicos peligrosos que nos rodean, como juguetes, ropa, cosméticos, productos para el cuidado de la piel y alimentos.

En estas áreas, la interacción de los nanomateriales juega un papel vital, y una comprensión profunda de este campo hará una contribución importante a la caracterización, evaluación, predicción y control de riesgos - en términos de garantizar la salud y la seguridad futuras y eliminar la contaminación generada en el pasado.

[medio Ambiente / nanotoxicología]

Hoy en día, las nanopartículas están en todas partes a nuestro alrededor. Estas pequeñas partículas han entrado en productos como protectores solares, envases de alimentos, medicamentos, ropa y recubrimientos, y han entrado constantemente en nuevas áreas. Sin embargo, el riesgo potencial de exposición intencional e involuntaria a nanopartículas no se ha evaluado adecuadamente. Esto también ha atraído más atención a la nanotoxicología

La nanotecnología es un campo científico relativamente nuevo que aprovecha el hecho de que las propiedades de los materiales cambian a medida que el tamaño se reduce de macro a nanoescala. Las propiedades ideales de los nanomateriales de ingeniería se han aplicado en muchos campos diferentes, y han estado buscando nuevas aplicaciones. No solo el uso y la propagación de nanomateriales están aumentando, sino que los objetos de nanotamaño también pueden producir efectos secundarios de procesos como la combustión y el desgaste mecánico.

El resultado es que los nanomateriales se expanden y liberan constantemente en nuestro entorno y en nuestro entorno, lo que aumenta la exposición a nanopartículas. Sin embargo, estas características satisfactorias de los nuevos materiales van acompañadas de aspectos desconocidos. La gente a menudo no sabe cómo estas partículas interactúan y se comportan durante todo el ciclo de vida. Una gran cantidad de energía y recursos se han centrado en la nanotoxicología para evaluar los efectos de la exposición deliberada e involuntaria de nanomateriales para garantizar que esto sea seguro para los seres humanos y el medio ambiente.

Caracterizar la interacción de las nanopartículas con el entorno circundante

En la evaluación de la nanoseguridad, es fundamental comprender cómo se comportan las nanopartículas en entornos expuestos. Necesitan estudiar en entornos biológicos relevantes donde se pueda monitorear la interacción entre las nanopartículas y las moléculas que encuentran a lo largo de su ciclo de vida. La esencia de la interacción con el entorno circundante depende del material de nanopartículas, el tamaño, la carga y funcionalidad de la superficie y el entorno circundante, como el Ph. una vez liberadas, las nanopartículas comienzan a absorber materiales orgánicos e inorgánicos, formando una nueva interfaz, la llamada Corona o capa bioelectrónica, dando así nuevas características al entorno. Qsense qcm - D puede estudiar este tipo de interacciones entre las nanopartículas y su entorno circundante, por ejemplo, en este estudio se evaluó la biocompatibilidad de las nanopartículas en el sistema digestivo humano. El blog también revisa varios ejemplos de interacción con nanopartículas en el contexto relevante. Los efectos de las nanopartículas en las membranas fosfolípidas también se han estudiado con éxito con ranuras langmuir.

[purificación del medio ambiente / agua y del suelo]

El agua y el suelo son los dos elementos principales necesarios para garantizar la salud y el bienestar de nuestros seres humanos y otros seres vivos en este planeta. Estas dos áreas no solo proporcionan el medio ambiente para nuestra supervivencia y desarrollo, sino que un suelo saludable y agua limpia son requisitos previos para garantizar la cadena alimentaria para nosotros y para las generaciones futuras. Sin embargo, hoy en día, la contaminación ambiental del agua y el suelo está recibiendo cada vez más atención.

La contaminación ambiental es artificial y proviene de una serie de fuentes. La industria libera subproductos tóxicos y aguas residuales contaminadas, y los fertilizantes y pesticidas agrícolas se filtran en el subsuelo. Otras fuentes son las aguas residuales no tratadas, los derrames de petróleo, la contaminación radiactiva y la lluvia ácida, todas ellas perjudiciales para la salud humana. Mientras vemos el crecimiento demográfico y el crecimiento de la riqueza global, hemos sido testigos de la degradación de estos dos recursos naturales más importantes. Más personas en el mundo y un estilo de vida de alto consumo provocado por más personas presionan los recursos disponibles para apoyar el consumo creciente y los hábitos de consumo cambiantes. Para satisfacer la demanda de los consumidores y garantizar el suministro de suelo saludable y agua limpia, es necesario limpiar el agua y el suelo contaminados.

Purificación y filtración de agua

El agua limpia es un recurso cada vez más escaso. La demanda de agua de alta calidad no solo proporciona agua potable a un número cada vez mayor de personas en el planeta, sino que también puede apoyar la producción de alimentos y prendas de vestir y la agricultura de un estilo de vida de alto consumo. Para garantizar un suministro sostenible de agua y un hábitat seguro para los organismos acuáticos para las generaciones futuras, necesitamos mejorar la utilización de los recursos y reciclar el agua que hemos usado. También necesitamos purificar las fuentes de agua que ya están contaminadas, como ríos, Lagos y océanos. En las zonas con oferta insuficiente de agua dulce, el reciclaje y la desalinización pueden proporcionar soluciones a la demanda de los consumidores.

Una forma eficaz de tratar los contaminantes del agua es la filtración por membrana, que se puede utilizar para la recuperación, reutilización y desalinización del agua. Qsense qcm - D se puede utilizar para el desarrollo y evaluación de membranas filtrantes, caracterizando la hinchazón y el rendimiento de filtración de las membranas, como las membranas de ósmosis inversa para desalinización y tratamiento de aguas residuales y la contaminación de las membranas.

Purificación del suelo

La restauración del suelo es un proceso de eliminación o purificación del suelo contaminado por diferentes métodos. La biorestauración es uno de los métodos más significativos para la purificación del suelo. En la biorestauración, los microorganismos se utilizan para descomponer contaminantes en el suelo. La biorestauración se utiliza comúnmente para tratar contaminantes orgánicos como el petróleo y los combustibles a base de petróleo.

La principal dificultad para la biorestauración es la disponibilidad de contaminantes, ya que estos compuestos hidrofóbicos se unen a partículas del suelo y tienen una baja solubilidad en agua. Para aumentar el contacto de los contaminantes con los microorganismos y, por lo tanto, degradarlos, generalmente se utilizan tensoactivos. Los tensoactivos se pueden utilizar para mejorar la desorbsorción y disolución de los hidrocarburos de petróleo, promoviendo así su asimilación microbiana.

La mayoría de los tensoactivos comerciales se sintetizan a partir de subproductos de petróleo. Sin embargo, cada vez hay más problemas ambientales que conducen a la investigación y el desarrollo de tensoactivos naturales alternativos para reemplazar los productos existentes. Estos biosurfactantes suelen ser glicolipídeos, lípidos, fosfolípidos, ácidos grasos o polímeros de sus propiedades químicas. A bajas concentraciones, los biosurfactantes son solubles en agua, pero cuando las concentraciones son altas, se forman micelas. El punto en el que se forman las nanopartículas se llama punto de concentración crítica de nanopartículas (cmc). Por lo general, se mide la concentración crítica de micelas de soluciones de biosurfactantes, ya que la disolución de hidrocarburos de petróleo suele ocurrir por encima del cmc. Desde el punto de vista económico y ambiental, es importante utilizar la menor cantidad posible de tensoactivos.

[conservación del medio ambiente / carbono]

A medida que se presta cada vez más atención al calentamiento global y sus efectos en el planeta, el almacenamiento de gases de efecto invernadero (principalmente dióxido de carbono) se ha convertido en el tema de muchos grupos de Investigación. La captura segura de dióxido de carbono y su almacenamiento en acuíferos salinos y alcalinos profundos se consideran medios viables para controlar las emisiones de carbono a la atmósfera.

Uno de los posibles sistemas subterráneos que se considera para el sellado geológico implica acuíferos salinos y alcalinos profundos. Para lograr con éxito el almacenamiento de dióxido de carbono, es necesario garantizar la captura a largo plazo de dióxido de carbono. Esto requiere conocer todos los mecanismos de captura física y química que pueden preservar el dióxido de carbono. La captura de dióxido de carbono bajo una capa cerrada hermética o la fijación de dióxido de carbono en los poros del acuífero tiene el impacto máximo y más directo. La eficacia de ambos mecanismos de captura depende de la presión capilar, por lo que las propiedades de tensión Interfacial entre dióxido de carbono - agua salada y dióxido de carbono - roca juegan un papel importante. Comprender estas interacciones requiere mediciones a altas temperaturas y altas presiones para simular las condiciones de almacenamiento de agua.

Interacción CO2 - agua salada (roca) a alta presión

Se estudió la relación funcional entre la tensión de la interfaz CO2 - agua salada y la presión, la temperatura, la composición de la sal y la concentración. La figura 1 muestra datos típicos de medición de tensión de interfaz, que muestran que el valor de tensión de interfaz alcanza el equilibrio bajo una presión de unos 120 bar.

Relación funcional entre la tensión de la interfaz (35.000 ppm) y la presión entre CO2 - agua y CO2 - agua salada (45 ° c)

La humectabilidad se define generalmente como la tendencia de un fluido a extenderse por debajo de la presencia de otro fluido incompatible y adherirse a una superficie sólida. En el caso de los acuíferos, es necesario considerar el sistema de agua salada - dióxido de carbono - roca. Si la roca está húmeda, el agua salada ocupará pequeños agujeros y entrará en contacto con la mayor parte de la roca. Del mismo modo, si el CO2 inyectado termina mojando la roca, ocupará pequeños agujeros y entrará en contacto con la mayor parte de la roca. Los cambios en la humectabilidad se estudian midiendo el ángulo de contacto del CO2 en la superficie mineral del agua salada a alta presión y alta temperatura.

[evaluación de la contaminación ambiental / biológica y las biopelículas]

La contaminación biológica y la formación de biopelículas fuera de los ecosistemas que ocurren naturalmente son un peligro. La acumulación de colonias bacterianas (generalmente en entornos industriales) degrada el material subyacente, causando corrosión y falla del material.

Esto provocará pérdidas de producción y aumento de costos. Además, puede causar riesgos para la salud, como reducir el rendimiento de la membrana filtrante y afectar el flujo de la membrana, afectando así la calidad del agua potable.

Las biopelículas están presentes en grandes cantidades como parte de un ecosistema más grande, pero estos haces microbianos también pueden sobrevivir y reproducirse en edificios artificiales que proporcionan un ambiente húmedo y nutritivo para los microorganismos. Por lo general, se ven afectados la escorrentía de aguas residuales, las instalaciones de producción que utilizan oleoductos refrigerados por agua, otros sistemas de oleoductos, como los oleoductos de transporte de agua o los oleoductos, así como sistemas de membrana como los biorreactores de membrana y las membranas de ósmosis inversa para la filtración de aguas residuales. Debido a que el costo de las pérdidas causadas por la contaminación biológica es muy grande, las consecuencias para la vida y la salud humanas son muy graves. Por lo tanto, es muy significativo comprender y prevenir los fenómenos de contaminación biológica.

Contaminación biológica, formación de biopelículas y caracterización de recubrimientos antiincrustantes

Las biopelículas son los principales obstáculos para la eficacia de los procesos de membrana y filtración. Por ejemplo, uno de los factores más importantes que afectan el rendimiento de los biorreactores de membrana es la contaminación de la membrana causada por sustancias poliméricas extracelulares secretadas por microorganismos. Aunque la limpieza de membranas ha sido ampliamente estudiada, los métodos para prevenir la contaminación son más atractivos. Por lo tanto, para garantizar el rendimiento óptimo a largo plazo de la membrana, es significativo comprender y caracterizar cómo minimizar y prevenir las condiciones de contaminación y formación de biopelículas. Se puede recopilar información que ayude a una mejor georesolución de la relación entre las características de la superficie de la membrana y la tendencia a la contaminación mediante la medición de la adherencia y el crecimiento de bacterias a través de qsense qcm - d, una tecnología que se puede utilizar para caracterizar los procesos de escala y contaminación y detectar la formación de biopelículas. La tecnología también se puede utilizar para evaluar inhibidores de escala y programas antiincrustantes, así como para ayudar a diseñar recubrimientos de película antiincrustante, etc.

El ángulo de contacto se utiliza para la caracterización de la membrana

Contaminación de la membrana por materia orgánica como materia inorgánica (sal, precipitados como hidroxidos metálicos y carbonatos), coloides (partículas suspendidas como sílice), contaminantes microbianos y partículas que bloquean los poros en la superficie de la membrana o a través de la suciedad formada por bloques. Debido a que la mayoría de los contaminantes son esencialmente hidrofóbicos, generalmente se cree que se necesitan membranas hidrofílicas. El uso de diferentes tipos de recubrimientos y tratamientos superficiales puede hacer que la película sea más hidrofílica. Por lo general, se utilizan mediciones del ángulo de contacto para evaluar la hidrofilicidad de la superficie.

[ambiente / desenganche]

El desenganche es un proceso industrial que elimina la tinta de las fibras de papel reciclado para fabricar papel desenganchado.

Proceso de flotación en el desenganche

La flotación de espuma es un proceso de desenganche común. Se deriva del proceso de flotación comúnmente utilizado en la minería. El principio del proceso de flotación es simple: en el tanque de flotación, las burbujas finas se dispersan en la pulpa. Las burbujas suben y se acumulan partículas de tinta hidrofóbicas. Por lo tanto, las partículas de tinta se elevan a la parte superior del tanque de aceite para ser seleccionadas, mientras que la pulpa desparasitada se recoge desde el Fondo del tanque.

Las burbujas dispersas juegan un papel clave en este proceso. Sus propiedades se ven fuertemente afectadas por la composición de los medios líquidos compuestos por agua y reactivos de flotación, como espumantes, recolectores, inhibidores, etc. De todos estos reactivos, los espumantes son sustancias tensoactivas que afectan la formación y el comportamiento de los espumosos. Las moléculas espumosas se absorben en la superficie de la burbuja para formar una capa de adsorción. Durante el proceso de adsorción, la tensión superficial disminuye hasta alcanzar el valor de equilibrio. En condiciones dinámicas, la dinámica de adsorción y desorción de los tensoactivos de la solución tiene un impacto importante en el comportamiento de la burbuja. Comprender las propiedades teológicas de la capa de adsorción es importante para caracterizar los tensoactivos comerciales.

Resumen de la aplicación de descarga: aplicación de la tecnología de gotas oscilantes para caracterizar el comportamiento de los tensoactivos en el proceso de flotación.