Fotoaktív nanokompozit kutatócsoport

Vezetője: Dr. Németh Zoltán – tudományos munkatárs

 

A világ népessége 2025-re várhatóan közel 8 milliárd lesz, következésképpen a globális vízigény kielégítése a 21. század egyik legnagyobb kihívása. A legsúlyosabb vízbázisú veszély az emberi egészségre a vírusos és bakteriális szennyeződésének jelentik az ivóvízforrásokban, ami betegségek, járványok kitöréséhez vezethet. Napjainkban jelentős érdeklődés mutatkozik a nanotechnológia használatára a víztisztítás területén. A meglévő szűrő anyagok azonban sokszor drágák vagy technikailag hiányosak a kórokozók eltávolítását illetően, továbbá magas a karbantartási és energia igényük. Így új, olcsó és hatékonyabb membrán anyagok kidolgozása szükséges, melyeket egységesen lehet alkalmazni víz és szennyvízkezelési szektorokban.

A membrán folyamatok rendkívül fontosak a víztisztításban, mivel a hagyományos módszerek, melyeket évtizedek óta használnak (koaguálás, flokkulálás, szedimentálás, stb.) nem elég hatékonyak a vírus eltávolítás tekintetében. A szálas anyagú nem szőtt szűrőanyagok nagy áteresztőképességet biztosítanak alacsony előállítási költség mellett, de más tekintetben hátrányt szenvednek, beleértve a korlátozott élettartamot, továbbá a szubmikron részecskék és patogének korlátozott eltávolítását. Kutatómunkánk során olyan irányú anyagfejlesztések kerülnek megvalósításra, amelyek leküzdik ezeket a korlátokat és a korszerű technikai megoldások mellett hozzájárulnak a fenntartható fejlődéshez is.

A vírusok átlagos mérete miatt (10nm-100nm) valódi kihívást jelent a víztisztításra alkalmas membránok megtervezése. A vírusok méreténél nagyobb pórusmérettel rendelkező membránokkal végrehajtott vírus eltávolítás nem valószínűsíthető, ha a feltételezés alapja kizárólag a méretkizárás elve. A megoldást a vírusok felületen történő adszorpciója jelentheti. A vírus visszatartás növelésének érdekében nagy adszorpciós kapacitású membrán anyagokat továbbá a vírusok felületi töltésével ellentétes felületi töltéssel rendelkező és fotokatalitikusan aktív nanorészecskéket alkalmazunk a membrántervezés során. A korábbi gyakorlati alkalmazását gátolta a rövid élettartam, továbbá, hogy a patogén vírusok szűrő anyagon történő átjutását nem lehetett elkerülni.

Kutatásaink fő célja új nanokompozit membránok előállítása és jellemzése, adszorpciós képességének és fotokémiai aktivitásának vizsgálata, továbbá az MS2 bakteriofágok, mint modell vírus immobilizációjának meghatározása.