ساخت فیلتر ارزانقیمت برای تصفیه آلایندههای صنعتی از آب
دانشمندان با استفاده از مولکول قند، ماده ارزانقیمتی را تولید کردهاند که آلایندههای بسیار سمی صنعتی را از آب تصفیه میکند. این ماده تصفیهکننده با تبدیل مولکول قند به یک پلیمر، ساخته شده و در مقابله با آلودگیهای بزرگ، بسیار بهتر از فناوری تصفیه کنونی عمل میکند.
دانشمندان با استفاده از مولکول قند، ماده ارزانقیمتی را تولید کردهاند که آلایندههای بسیار سمی صنعتی را از آب تصفیه میکند. این ماده تصفیهکننده با تبدیل مولکول قند به یک پلیمر، ساخته شده و در مقابله با آلودگیهای بزرگ، بسیار بهتر از فناوری تصفیه کنونی عمل میکند.
به گزارش ایانا از ساینس الرت، آلایندههای صنعتی، برای جوامع ساکن در نزدیکی مناطق صنعتی معضلات بزرگی به وجود میآورد. در سال 2016، در روستای هوسیک فالز در ایالت نیویورک و شهر بنینگتون در ایالت ورمونت، به خاطر آلودگی آبهای آشامیدنی وضع فوق العاده اعلام شد.
عامل اصلی این وضعیت چه چیزی بود؟ مادهای به نام پرفلوئورواکتانوئیک اسید که به طور اختصاری به آن PFOA میگویند.
PFOA مولکولی است که کاربرد گستردهای در تولید دوست نچسب ما، یعنی تفلون، داشته و به عنوان مادهای ضد آب و ضد چربی برای فرشها، بسته بندی مواد غذایی و حتی نخ دندان مورد استفاده قرار میگیرد. اما برای این ماده ضد لکه و نچسب باید هزینه زیادی بپردازیم.
PFOA برای موجودات زنده، یک ماده سمی است و پس از ورود به محیط زیست، هرگز تجزیه نمیشود. این بدان معنی است که حذف PFOA از آبراههای آلوده، تنها کاری است که باید برای بهبود کیفیت آب انجام دهیم.
دانشمندان ماده پلیمری جدیدی را با استفاده از یک مولکول ساده قند به نام بتا- سیکلودکسترین ساخته اند. این ماده در از بین بردن PFOA موجود در آب، نسبت به مواد تصفیه کننده کنونی مانند کربن فعال، ده برابر موثرتر عمل میکند.
یکی از محققان این پروژه به نام ویلیام دیچل، از دانشگاه نورث وسترن در ایلینویز میگوید: "ماده تولید شده، این آلاینده را به طور کامل ار آب حذف میکند. این پلیمر دارای نقاطی است که پیوندی قوی با PFOA برقرار میکنند و به این ترتیب،، حتی اگر غلظت بسیار کمی از این ماده در آب وجود داشته باشد، میتوان به راحتی این آلاینده را از آب جدا کرد."
بتا-سیکلودکسترین، یک مولکول طبیعی قند است که از دیدگاه زیستی تجدیدپذیر بوده و از نشاسته ذرت به دست میآید. سیکلودکسترین با اتصال مولکولها به مولکولی دیگر -که با نام اتصال عرضی در شیمی شناخته میشود- به یک پلیمر تبدیل میشود. تعیین بهترین نسبت بتا-سیکلودکسترین به ماده متصل شده، عامل اصلی بالابردن و به حداکثر رساندن کارآیی این پلیمر، به عنوان یک ماده تصفیه کننده است.
سیکلودکسترینها، همانطور که از نام آن ها مشخص است، از مولکولهای قند تشکیل شدهاند که به صورت یک حلقه، با یکدیگر پیوند برقرار کرده اند. طبیعت حلقهای شکلِ بتا-سیکلو دکسترینها، میتواند حفرهای مولکولی ایجاد کند که اندازه آن دقیقا برای به دام انداختن و نگه داشتن مولکولهای PFOA مناسب است.
با تعویض سیکلودکسترین با مواد دیگر، برای ایجاد حفرههای بزرگ تر یا کوچک تر میتوان مسیر را برای تصفیه آلایندههای دیگر ادامه داد.
دیچل میگوید: "یافتههای ما نشان میدهند که با استفاده از قدرت انتخاب این نوع پلیمر میتوان آلایندههای مد نظر که در اینجا PFOA است را هدف قرار داد."
حتی مقادیر بسیار کمی ازپلیمر بتا - سیکلودکسترین میتواند غلظت PFOA را به پایین تر از حد توصیه شده توسط آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا( EPA )، که ۷۰ بخش در یک تریلیون است، کاهش دهد؛ این مقدار، تقریبا برابر با یک قاشق چایخوری از PFOA در حجمی به اندازه ۱۴ استخر شنای استاندارد المپیک است.
در مطالعه انجام شده، دانشمندان توانستند آلودگی آب به PFOA ، با غلظت یک میلی گرم در لیتر (مشابه منابع آب موجود) را به غلظتی کمتر از ۱۰ نانو گرم در لیتر برسانند - این عدد بسیار کمتر از محدودهای است که سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا، برای سلامت آب توصیه کرده است.
بهترین عملکردی که این پلیمرها توانستند به ثبت برسانند، جداسازی بیش از ۹۵ درصد از PFOA در مدت 13.5 ساعت است.
برای بهبود عملکرد این پلیمر، امکان استفاده چند باره از آن، پس از شستشو با متانول در دمای اتاق وجود دارد. مهم تر آن که این پلیمر، در برابر اسید هیومیک (مادهای که بخشی از مواد آلی طبیعی است و معمولا در آبهای روان یافت میشود و عملکرد فیلترهای کربن فعال را متوقف میکند) نیز انعطاف پذیر است.
دانشمندان امیدوارند که این ماده را هر چه سریع تر به یک محصول تجاری تبدیل کنند؛ آن ها استارت آپی را برای ساخت و توزیع این محصول تاسیس کردهاند.
این یافتهها در مجله انجمن شیمی آمریکا Journal of the American Chemical Society به چاپ رسیده است./
مترجم: محسن حدادی
L-960427-01
دیدگاه تان را بنویسید