جداسازی فلزات سنگین از آب با فیلترهای کربن‌دار
محققان دانشگاه رایس آمریکا موفق شده‌اند به وسیله نانولوله‌های ساکن شده در دسته فیبرهای کوارتزی، فیلتری تولید کنند که فلزات سنگین و سمی موجود در آب را جدا میکند.
به گزارش خبرنگار دانش و فناوری «انرژی امروز»، این فیلترها در آزمایشگاه پروفسور اندرو بارون در دانشکده شیمی دانشگاه رایس توسط یک دانش‌آموز دبیرستانی به نام پری آلاگاپان تولید شده و تا به امروز جوایز متعددی را ازآن خود کرده‌اند. این فیلترها قادرند که 99 درصد فلزات نمونه‌های مملو از کادمیوم، کوبالت، مس، جیوه و سرب را جدا کنند. بعد از اینکه فیلتر اشباع از فلز شدند، به راحتی میتوان به وسیله مواد شیمیایی خونگی نظیر سرکه آن را شست و دوباره استفاده کرد.
محققان در محاسبات خود به این نتیجه رسیدند که یک گرم از این ماده قادر است 83000 لیتر آب آلوده را پاکسازی کند تا به استاندار جهانی سلامت برای تامین آب روزمره 11000 نفر برسد.
این فیلترهای توانمند شامل نانولوله‌های کربنی میشوند که در فیبرهای کوارتزی رشد کرده و ساختار سه ضلعی یافته و یا به اصطلاح علمی آن اپوکسید میشوند. این ساختار سه ضلعی (اپوکسید) شامل دو اتم کربن و یک اتم اکسیژن است. این ساختار بسیار ناپایدار بوده و به همین علت باعث واکنش‌پذیر شدن هر ماده‌ای با این ساختار میشود. این واکنش‌پذیر بودن به جذب و تصفیه هرچه بیشتر سموم آب کمک میکند.
مدل بزرگ شده و عملی ساختار ذکر شده قادر است 5 لیتر آب را در کمتر از یک دقیقه تصفیه کند و 90 ثانیه طول میکشد تا تجدید شود. این فیلترها قادرند به ازای 100 گرم از ساختار اپوکسید کربن، 100 درصد ظرفیت خود را بعد از تصفیه 70 لیتر آب حفظ کنند. بعد از آن باید فلزهای مهار شده توسط این فیلتر را برای استفاده مجدد جداسازی کرده و یا برای دفع آنها را تبدیل به فلزات جامد کنند.
در حالی که زیرلایه کوارتزی به فیلتر شکل و انعطاف می‌دهد، صفحه‌های کربن باعث سخت شدن آن میشود. عملیات تبدیل ساختار کربنی به ساختار سه ضلعی به وسیله اسیدهای اکسید کننده، مهمترین بخش در فرایند ساخت فیلترها و ایجاد توانایی جذب فلزات سنگین است.
آلاگاپان که در حال حاضر دانشجوی کارشناسی دانشگاه استنفورد است، در سفری به هند مشاهده کرد که هزاران تن از آبهای زمینی توسط ضایعات الکتریکی، تلفنهاو کامپیوترهای فرسوده و مواد مشابه دچار آلودگی فلزی شده و به طور نامطلوب در مناطقی مشخص دفع میشوند. این سفر و مشاهدات، الهام بخش او برای ساخت این فیلترها شد.
برای اطلاعات بیشتر از این دستاورد میتوان به گزارشی که در ماه آتی در مجله علمی Nature منتشر میشود مراجعه کرد.
