Учёные разработали микрофлюидное устройство для сбора микропластика из воды

Исследователи из Университета Синшу разработали новое микрофлюидное устройство, которое использует акустическую технологию для эффективного сбора микропластика из воды без необходимости рециркуляции. Микропластик – это частицы пластикового мусора размером менее 5 мм, которые образуются в результате разложения пластиковых отходов или отходов волокон в сточных водах. Они загрязняют окружающую среду вредными химическими веществами и представляют серьезную угрозу для экосистемы.

Традиционно микропластик собираются с помощью сеток, которые являются дорогостоящими и требуют частого обслуживания. Они также могут легко засоряться и не могут собирать частицы размером меньше их отверстия. Новое устройство использует каналы микрометрового размера для контроля небольших количеств жидкости и генерации ультразвуковых волн, которые переносят микропластик в центр потока жидкости, объединяя собранное количество микропластика.

Устройство, разработанное на основе гидравлико-электрической аналогии, имеет три микроканала, соединенных через четыре последовательных трехфазных перехода. Микропластик выравниваются по центру среднего микроканала с использованием объемной акустической волны резонансной частоты 500 кГц, что приводит к 3,2-кратному объединению микропластика на каждом соединении и общему обогащению устройства в 105 раз. В то время как микропластик собирается из средней ветви трехраздельных соединений, оставшаяся жидкость, не содержащая MP, удаляется из других ветвей.

Исследователи протестировали эффективность сбора данным устройством, измерив общую скорость сбора микрочастиц разного размера. Коэффициент улавливания превысил 90% для всех микрочастиц, за исключением частиц диаметром 5 мкм. Устройство также было протестировано с использованием водных смесей, содержащих мелкие частицы (25-200 мкм) и очень мелкие частицы (10-25 мкм), с коэффициентом улавливания от 70% до 90%.

Хотя было обнаружено, что некоторые микропластики замедляют работу и закупоривают стенки микроканалов устройства под действием силы акустического излучения, исследователи полагают, что эти незначительные ограничения могут быть устранены путем предварительной фильтрации и улучшения 2D-фокусировки. Устройство может быть установлено в стиральных машинах, на заводах и в других источниках микропластика для эффективного обогащения и удаления микропластика различного размера из прачечных и промышленных сточных вод, что позволит предотвратить выброс микропластика в окружающую среду.