تصفیه آب با یک هیدروژل انقلابی
ایزو وب: فناوری انقلابی پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست(MIT) ریزآلاینده های آب را مانند آهنربا به دام می اندازد.
به گزارش ایزو وب به نقل از ایسنا، مهندسان شیمی در موسسه فناوری ماساچوست(MIT) با بهره گیری از مواد زوئیتریونی(zwitterionic) یک سیستم هیدروژل برای تصفیه کارآمد آب تنها در یک مرحله، با حداقل تاثیر بر محیط زیست توسعه داده اند.
به نقل از آی ای، ریزآلاینده ها ذرات ریزی مانند آفت کش ها، فلزات سنگین و مواد شیمیایی مصنوعی هستند که می توانند به سلامت انسان و محیط زیست لطمه بزنند. همین طور جدا کردن آنها از آب دشوار است، برای اینکه متنوع، ماندگار و اغلب در غلظت های پایین یافت می شوند.
ریزآلاینده ها در سالهای اخیر بیش از پیش به یک نگرانی تبدیل گشته اند، برای اینکه با مشکلات مختلف بهداشتی و مسائل زیست محیطی مرتبط دانسته شده اند. به عنوان مثال PFAS به عنوان «مواد شیمیایی همیشگی» شناخته می شود، برای اینکه آنها به آسانی در محیط تجزیه نمی شوند و می توانند سبب سرطان، اختلالات هورمونی و اختلالات سیستم ایمنی شوند.
تری کلرواتیلن(Trichloroethylene) یکی دیگر از مواد شیمیایی سرطان زاست که در بعضی محصولات مصرفی یافت می شود. سرب نیز یک فلز سمی است که بر مغز، سیستم عصبی و فشار خون تأثیر می گذارد.
برای صیانت از ایمنی منابع آبی ما، مقررات مختلفی برای محدود کردن حضور ریزآلاینده ها در آب پیشنهاد یا اجرا شده است. با این وجود، این مقررات همین طور فرآیندهای تصفیه آب موجود را به چالش می کشد که باید برای مدیریت چنین طیف وسیعی از آلاینده ها طراحی شود.
راه حل فعلی: کربن فعال
ریزآلاینده های موجود در آب را می توان با بهره گیری از کربن فعال، ماده متخلخلی که می تواند این آلاینده ها را روی سطح خود جذب نماید، تصفیه کرد. با این وجود، استفاده از کربن فعال چندین اشکال دارد.
به عنوان مثال، ساخت کربن فعال به دماهای بالا و امکانات وسیع نیاز دارد که انرژی زیادی مصرف می کنند و گازهای گلخانه ای منتشر می کند. علاوه بر این، کربن فعال ظرفیت و گزینش پذیری محدودی دارد، به این معنا که نمی تواند همه ریزآلاینده ها را حذف کند و همین طور ممکنست مواد مفید را نیز حذف کند.
علاوه بر این، استفاده از کربن فعال به زمان تماس طولانی تری با آب نیاز دارد، به این معنا که برای کار به فضا و تجهیزات بیشتری نیاز دارد و آنرا غیر قابل مقیاس پذیر می کند. در نهایت، کربن فعال با ریزآلاینده ها آلوده می شود و باید به عنوان زباله خطرناک دفع شود که می تواند به محیط زیست بازگردد و آنرا ناپایدار کند.
راه حل جدید: هیدروژل های زوئیتریونی
پروفسور پاتریک دویل و گروه مهندسی شیمی MIT راهکار جدیدی برای حذف ریزآلاینده ها از آب با بهره گیری از مواد زوئیتریونیک ابداع نموده اند.
مواد زوئیتریونی مولکول هایی با بارهای مثبت و منفی درست مانند آهنرباها هستند، که دارای قطب شمال و جنوب هستند.
پژوهشگران هیدروژل های زوئیتریونی، مواد نرم و اسفنجی شکلی ساخته اند که می توانند آب زیادی را جذب کنند. این اسم از کلمه آلمانی zwitter گرفته شده است که به مفهوم هیبرید یا ترکیب است.
مواد زوئیتریونی پایه و اساس هیدروژل ها را می سازند و شبکه ای از منافذ را ایجاد می کنند که می توانند ریزآلاینده ها را جذب کنند. استفاده از هیدروژل ها آسان است و می توان آنها را برای انواع مختلف منابع آب مانند آب لوله کشی، فاضلاب و آب دریا بهره برد.
هیدروژل های زوئیتریونی در مقایسه با کربن فعال مزایای مختلفی دارند. این هیدروژل ها از نظر مصرف انرژی کارآمد هستند، برای اینکه برای تولید آنها به دمای بالا یا امکانات زیاد نیاز نیست که منجر به مصرف انرژی کمتر و انتشار گازهای آلاینده کمتری می شود.
علاوه بر این، هیدروژل های زوئیتریونی به سبب ظرفیت و گزینش پذیری بالا، در حذف ریزآلاینده ها از آب بسیار موثر هستند. همین طور این هیدروژل ها به زمان تماس کوتاهی با آب نیاز دارند که آنها را مقیاس پذیر می کند و به فضا و تجهیزات کمتری برای کار کردن نیاز دارد.
در نهایت، هیدروژل های زوئیتریونی پایدار هستند، برای اینکه می توان آنها را بازسازی کرد و باردیگر مورد استفاده قرار داد، در نتیجه تولید زباله های خطرناک را می کاهد و از انتشار ریزآلاینده ها به محیط زیست جلوگیری می کند.
پژوهشگران یافته های خودرا در مجله Nature Water منتشر نموده اند که اثربخشی هیدروژل های زوئیتریونی را در حذف ریزآلاینده های مختلف از آب نشان میدهد.
پژوهشگران اکنون درحال کار بر روی تجاری سازی این فناوری هستند.
تاثیر بالقوه
هیدروژل های زوئیتریونی چاره ای امیدوارکننده برای مشکل ریزآلاینده ها در آب با ارائه روشی ساده و موثر برای حذف آنها ارائه می کنند. این فناوری می تواند تأثیر مثبتی بر سلامت و رفاه میلیونها نفر و همین طور پایداری و انعطاف پذیری سیستم های آب و غذا داشته باشد.
پژوهشگران امیدوارند فناوری آنها به شکل گسترده مورد استفاده قرار گیرد و در محیط های مختلف مانند خانه ها، مدارس، بیمارستان ها، کارخانه ها و مزارع استفاده گردد. آنها همین طور امیدوارند که فناوری آنها الهام بخش نوآوری و همکاری بیشتر در حوزه تصفیه آب باشد و در نهایت به جهانی پاک تر و ایمن تر کمک نماید.
منبع: ایزو وب
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب