پاکسازی آب شرب با کمک انرژی خورشیدی
بی بی سرور: فوتوکاتالیست های شناور فعال شده با نور خورشید، امکان تصفیه آب را برای مناطق دورافتاده و جوامع درحال توسعه ارائه می کنند.
به گزارش بی بی سرور به نقل از ایسنا، شیمیدانان درحال بهره برداری از انرژی موجود در نور خورشید برای پاکسازی آب شیرین از آلاینده ها هستند.
به نقل از ادونسد ساینس نیوز، پژوهشگران «دانشگاه میلان»(University of Milan) در یک پژوهش جدید، از فرآیندی به نام «فوتوکاتالیز» استفاده کردند و در آن نشان دادند که انرژی موجود در نور خورشید می تواند به تجزیه شدن مولکول های آلی منجر شود.
استفاده کردن از فوتوکاتالیز برای پاکسازی فاضلاب، ایده جدیدی نیست. خیلی از آلاینده های آلی رایج پیش تر با بهره گیری از این روش با موفقیت تجزیه شده اند. با این وجود، کاربرد این پروسه در مقیاس بزرگ هنوز با موانع قابل توجهی روبه رو است.
راه حل پایدار برای تصفیه آب
این پژوهش، قسمتی از کوشش برای ایجاد یک روش قابل دسترس بمنظور پاکسازی آب در کشورهای درحال توسعه و مناطق دورافتاده است. پژوهشگران امیدوارند که با این کار بتوانند با معضل محدودیت آب شرب و همین طور نیاز به ضدعفونی کردن فاضلاب و استفاده مجدد از آن مقابله کنند.
«کلودیا بیانکی»(Claudia Bianchi)، استاد شیمی صنعتی در دانشگاه میلان و یکی از پژوهشگران ارشد این پروژه اظهار داشت: یافتن یک روش جهانی ساده، مقرون به صرفه و در دسترس جهت استفاده از فوتوکاتالیز در تصفیه آب، خصوصاً در جوامعی که دسترسی محدودی به آب تمیز دارند، یک چالش مداوم باقی مانده است.
بیانکی به دشواری طراحی کردن یک روش مؤثر برای حذف آلاینده ها اشاره نمود و در عین حال اطمینان داد که فوتوکاتالیز یک روش قابل استفاده مجدد و زیست تخریب پذیر است و واکنش های جانبی ناخواسته و مضر را ایجاد نمی کند.
کاتالیزور شناور
کوشش های پیشین برای اعمال فوتوکاتالیز در تصفیه فاضلاب، کاتالیزورهایی را بصورت پودر اضافه می کردند، اما این امر جمع آوری آنها را در مراحل بعد دشوار می کند. پژوهشگران در مقاله خود نوشتند: استفاده کردن از مواد به شکل پودر از نقطه نظر عملی، به سبب دشواری جداسازی آنها از مخلوط جهت استفاده مجدد محدود است.
بیانکی و گروهش، راهکار جدید خودرا به شکل یک کاتالیزور شناور ارائه کردند که توسط دانه های متخلخل خاک رس پشتیبانی می شود. این دانه ها به اندازه کافی سبک هستند که بتوانند روی سطح آب باقی بمانند. بنابراین، بعد از استفاده به آسانی می توان آنها را جدا کرد. خاک رس از نظر شیمیایی بی اثر است؛ به این معنا که با مواد دیگر واکنش نشان نمی دهد و هیچ خطری برای اکوسیستم های آبی ندارد.
این گروه پژوهشی برای پروسه فوتوکاتالیز خود، لایه هایی از «بیسموت اکسی بروماید»(bismuth oxybromide) را روی سطح دانه ها پرورش دادند. این ماده، فعالیت فوتوکاتالیز بالایی دارد، از نظر شیمیایی پایدار می باشد و خطر تجزیه خود و ایجاد یک منبع دیگر از آلودگی را به حداقل می رساند.
بیانکی توضیح داد: نور خورشید به سطح بیسموت اکسی بروماید برخورد می کند و به الکترون ها انرژی می دهد تا از نوار ظرفیت به نوار هدایت حرکت کنند. در نتیجه، جفت الکترون-حفره ایجاد می شود.
به عبارت ساده، این بدان معناست که نور در پروسه فوتوکاتالیز، الکترون ها را تحریک می کند تا به سمت لایه بیرونی ماده حرکت کنند و در آنجا با مولکول های حاوی کربن واکنش دهند تا آنها را تجزیه کنند. بیانکی افزود: این جفت های الکترون-حفره، تجزیه آلاینده های آلی را به دی اکسید کربن و آب تسهیل می کنند.
آزمایش تجزیه آلاینده های رایج
این گروه پژوهشی، روش خودرا روی آب لوله کشی حاوی دو داروی رایج دیکلوفناک و ایبوپروفن آزمایش کردند و آنها را همراه با کاتالیزور شناور در معرض خورشید قرار دادند. دیکلوفناک حتی بعد از چندین بار شست وشو و استفاده مجدد از دستگاهها، بطور کامل از نمونه های آب حذف شد.
از جانب دیگر، تجزیه ایبوپروفن خصوصاً زمانی که کاتالیزور باردیگر استفاده شد، کارآمدتر بود. این می تواند به سبب واسطه هایی باشد که طی تجزیه دیکلوفناک تشکیل شده اند. واسطه ها ممکنست به ذرات شناور بچسبند و در نتیجه، توانایی کاتالیزور را در تجزیه ایبوپروفن کاهش دهند. شیمیدانان می گویند که این فرضیه حالا درحال بررسی است.
بیانکی اضافه کرد: هم اکنون پژوهش های خودرا برای ارزیابی توانایی دستگاه در مقابله با سایر آلاینده های آلی همچون رنگ ها و پلی فنل ها که بطور معمول بصورت جداگانه یا مخلوط در آب های طبیعی یافت می شوند، گسترش می دهیم.
محدودیت های بالقوه ای نیز برای این روش وجود دارد. یکی از محدودیت ها، وابستگی کاتالیزور به نور خورشید است که بااینکه به عنوان یک منبع رایگان و پاک مطلوب توصیف می شود، اما کاربردهای آنرا در محلهای جغرافیایی با نور خورشید ناکافی در طول سال محدود می کند.
ترکیب پیچیده فاضلاب، یک چالش دیگر است که به بررسی بیشتر نیاز دارد، برای اینکه این گروه پژوهشی، روش خودرا در نمونه هایی با تنها دو آلاینده آلی آزمایش کردند.
بیانکی با تأکید بر اینکه نکته اصلی پژوهش آنها فراتر از نتایج علمی است، اظهار داشت: این یک تصویر قانع کننده از قدرت شیمی برای رسیدگی به چالش های پایدار بوسیله راهکارهای نوآورانه ای است که هم برای بشریت و هم برای محیط زیست سودمند هستند.
این پژوهش در مجله «Advanced Sustainable Systems» به چاپ رسید.
منبع: bbserver.ir
مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب