تصفیه آب با یک هیدروژل انقلابی

به گزارش ایسنا، مهندسان شیمی در موسسه فناوری ماساچوست(MIT) با استفاده از مواد زوئیتریونی(zwitterionic) یک سیستم هیدروژل برای تصفیه کارآمد آب تنها در یک مرحله، با حداقل تاثیر بر محیط زیست توسعه داده‌اند.

به نقل از آی‌های، ریزآلاینده‌ها، ذرات‌ریزی مانند آفت‌کش‌ها، فلزات سنگین و مواد شیمیایی مصنوعی هستند که می‌توانند به سلامت انسان و محیط زیست آسیب بزنند. همچنین جدا کردن از آب سخت است، زیرا متنوع، ماندگار و چیزهایی در آن‌های پایین یافتن می‌شوند.

ریزآلاینده‌ها در سال‌های اخیر چندین بار از پیش به یک نگرانی تبدیل شده‌اند، زیرا با مشکلات بهداشتی و مسائل زیست‌محیطی مرتبط شناخته‌شده‌اند. به عنوان PFAS به عنوان «مواد شیمیایی همیشگی» می‌شود، زیرا آنها به راحتی در محیط زیست نمی‌شوند و می‌توانند باعث بروز سرطان شوند، به‌عنوان مثال، اختلالات ژنتیکی و اختلالات سیستم ایمنی می‌شوند.

تری‌کلرواتیلن (Trichloroethylene) یکی از مواد شیمیایی سرطان‌زاست که در برخی از محصولات مصرفی دیگر می‌شود. سرب نیز یک فلز سمی است که بر مغز، سیستم عصبی و فشار خون را می‌گذارد.

برای حفاظت از منابع آبی ما، تنظیم برای محدود کردن حضور ریزآلاینده‌ها در آب پیشنهاد یا اجرا شده است. با این حال، این مقررات نیز ممکن است فرآیندهای تصفیه آب را به چالش بکشد که باید برای مدیریت چنین فرآیندهایی از آلاینده ها طراحی شود.

راه حل فعلی: کربن فعال

ریزآلاینده‌های موجود در آب را می‌توان با استفاده از کربن فعال، ماده متخلخلی که می‌توان این آلاینده‌ها را روی سطح خود جذب کند، کرد. با این حال، استفاده از کربن فعال باعث ایجاد اشکال می شود.

به عنوان مثال، ساخت کربن فعال به دماهای بالا و امکاناتی است که به عنوان مثال انرژی زیادی مصرف می‌کند و گازهای گلخانه‌ای منتشر می‌کند. علاوه بر این، کربن فعال و گزینش پذیری محدودی دارد، به این معنی که نمی تواند همه ریزآلاینده ها را حذف کند و همچنین ممکن است مواد مفید را نیز حذف کند.

علاوه بر این، استفاده از کربن فعال به زمان تماس طولانی‌تری با آب نیاز دارد، به این معنی که برای کار به فضا و تجهیزات بیشتری نیاز دارد و آن را غیر قابل درک می‌کند. در نهایت، کربن فعال با ریزآلاینده‌ها آلوده می‌شود و باید به خطر خطرناکی تبدیل شود که می‌تواند در محیط زیست باز شود و آن را ناپایدار کند.

راه حل جدید: هیدروژلهای زوئیتریونی

پروفسور پاتریک دویل و گروه مهندسی شیمی MIT راه حلی برای حذف ریزآلاینده‌ها از آب با استفاده از مواد زوئیتریونیک ابداع کرده‌اند.

مواد زوتریونی مولکول‌هایی با بارهای مثبت و منفی درست مانند آهنرباها هستند، که دارای قطب شمال و جنوب هستند.

پژوهشگران هیدروژل‌های زوئیتریونی، مواد نرم و اسفنجی شکلی ساخته شده‌اند که می‌توانند آب را جذب کنند. این اسم از کلمه آلمانی zwitter گرفته شده است که به معنای هیبرید یا ترکیب است.

مواد زوئیتریونی پایه و پایه هیدروژل ها را تشکیل می دهند و شبکه های منافذ را ایجاد می کنند که می توانند ریزآلاینده ها را جذب کنند. از هیدروژل‌ها آسان است و می‌توان آنها را برای انواع منابع آب مانند آب لوله کشی، و آب دریا استفاده کرد.

هیدروژلهای زوئیتریونی در مقایسه با پروتئین های فعال متعددی دارند. این هیدروژل‌ها از مصرف انرژی کارآمد هستند، زیرا برای تولید آنها به بالا یا امکانات زیاد نیاز نیست که مصرف انرژی کمتری داشته باشد و انتشار گازهای آلاینده کمتری می‌شود.

علاوه بر این، هیدروژل‌های زوئیتریونی به دلیل توان و گزینش‌پذیری بالا، در حذف ریزآلاینده‌ها از آب بسیار پیشرفته هستند. همچنین این هیدروژل‌ها به زمان تماس کوتاهی با آب نیاز دارند که بتوانند فضا و تجهیزات کمتری را برای کار کردن نیاز داشته باشند.

در نهایت، هیدروژل های زوئیتری پایدار هستند، زیرا می‌توان آنها را مجدداً مورد استفاده قرار داد، در نتیجه تولید محصولات خطرناک را کاهش داد و از انتشار ریزآلاینده‌ها به محیط زیست جلوگیری کرد.

پژوهشگران یافته‌های خود را در مجله Nature Water منتشر کردند که اثربخشی هیدروژل‌های زوئیتریونی را در حذف ریزآلاینده‌های مختلف از آب می‌دهد.

پژوهشگران هم‌اکنون در حال کار بر روی تجاری‌سازی این فناوری هستند.

تاثیر بالقوه

هیدروژل‌های زوئیتریونی راه حل‌های امیدوارکننده برای مشکل ریزآلاینده‌ها در آب با ارائه روشی ساده و ابزار برای حذف آن‌ها را می‌سازند. این فناوری می‌تواند تأثیر مثبتی برای سلامتی و سلامت میلیون‌ها نفر داشته باشد و همچنین پایداری و پذیرش سیستم‌های آب و غذا داشته باشد.

پژوهشگران پیشرفته‌اند فناوری آنها به‌منظور استفاده از محیط‌های مختلف مانند خانه‌ها، مدارس، بیمارستان‌ها، کارخانه‌ها و استفاده می‌شوند. همچنین امیدوارند که فناوری آنها الهام‌بخش نوآوری و همکاری بیشتر در زمینه تصفیه آب باشد و در نهایت به جهانی پاک‌تر و ایمن‌تر کمک کند.

انتهای پیام