به نقل از «فرارو»

تصفیه آب با یک هیدروژل انقلابی

تاریخ انتشار: ۳۰ دی ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۵۵۴۶۸۲

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 گزارش ایسنا، ریزآلاینده‌ها ذرات ریزی مانند آفت‌کش‌ها، فلزات سنگین و مواد شیمیایی مصنوعی هستند که می‌توانند به سلامت انسان و محیط زیست آسیب بزنند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

همچنین جدا کردن آن‌ها از آب سخت است، زیرا متنوع، ماندگار و اغلب در غلظت‌های پایین یافت می‌شوند.

ریزآلاینده‌ها در سال‌های اخیر بیش از پیش به یک نگرانی تبدیل شده‌اند، زیرا با مشکلات مختلف بهداشتی و مسائل زیست‌محیطی مرتبط دانسته شده‌اند. به عنوان مثال PFAS به عنوان «مواد شیمیایی همیشگی» شناخته می‌شود، زیرا آن‌ها به راحتی در محیط تجزیه نمی‌شوند و می‌توانند موجب سرطان، اختلالات هورمونی و اختلالات سیستم ایمنی شوند.

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

برای حفاظت از ایمنی منابع آبی ما، مقررات مختلفی برای محدود کردن حضور ریزآلاینده‌ها در آب پیشنهاد یا اجرا شده است. با این حال، این مقررات همچنین فرآیند‌های تصفیه آب موجود را به چالش می‌کشد که باید برای مدیریت چنین طیف وسیعی از آلاینده‌ها طراحی شود.

راه حل فعلی: کربن فعال

ریزآلاینده‌های موجود در آب را می‌توان با استفاده از کربن فعال، ماده متخلخلی که می‌تواند این آلاینده‌ها را روی سطح خود جذب کند، تصفیه کرد. با این حال، 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 می‌کنند و گاز‌های گلخانه‌ای منتشر می‌کند. علاوه بر این، کربن فعال ظرفیت و گزینش‌پذیری محدودی دارد، به این معنی که نمی‌تواند همه ریزآلاینده‌ها 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 مقیاس‌پذیر می‌کند. در نهایت، کربن فعال با ریزآلاینده‌ها آلوده می‌شود و باید به عنوان زباله خطرناک دفع شود که می‌تواند به محیط زیست بازگردد و آن را ناپایدار کند.

راه حل جدید: هیدروژل‌های زوئیتریونی

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

مواد زوئیتریونی 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 ساخته‌اند که می‌توانند آب زیادی را جذب کنند. این اسم از کلمه آلمانی zwitter گرفته شده است که به معنای هیبرید یا ترکیب است.

مواد زوئیتریونی پایه و اساس هیدروژل‌ها را تشکیل می‌دهند و شبکه‌ای از منافذ را ایجاد می‌کنند که می‌توانند ریزآلاینده‌ها را جذب کنند. استفاده از هیدروژل‌ها آسان است و می‌توان آن‌ها را برای انواع مختلف منابع آب مانند آب لوله کشی، فاضلاب و آب دریا استفاده کرد.

هیدروژل‌های زوئیتریونی در مقایسه با کربن فعال مزایای متعددی دارند. این هیدروژل‌ها از نظر مصرف انرژی کارآمد هستند، زیرا برای تولید آن‌ها به دمای بالا یا امکانات زیاد نیاز نیست که منجر به مصرف انرژی کمتر و انتشار گاز‌های آلاینده کمتری می‌شود.

علاوه بر این، هیدروژل‌های زوئیتریونی به دلیل ظرفیت و گزینش‌پذیری بالا، در حذف ریزآلاینده‌ها از آب بسیار موثر هستند. همچنین این هیدروژل‌ها به زمان تماس کوتاهی با آب نیاز دارند که آن‌ها را مقیاس‌پذیر می‌کند و به فضا و تجهیزات کمتری برای کار کردن نیاز دارد.

در نهایت، هیدروژل‌های زوئیتریونی پایدار هستند، زیرا می‌توان آن‌ها را بازسازی کرد و دوباره مورد استفاده قرار داد، در نتیجه تولید زباله‌های خطرناک را کاهش می‌دهد و از انتشار ریزآلاینده‌ها به محیط زیست جلوگیری می‌کند.

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

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

تاثیر بالقوه

هیدروژل‌های زوئیتریونی راه‌حلی امیدوارکننده برای مشکل ریزآلاینده‌ها در آب با ارائه روشی ساده و موثر برای حذف آن‌ها ارائه می‌کنند. این فناوری می‌تواند تأثیر مثبتی بر سلامت و رفاه میلیون‌ها نفر و همچنین پایداری و انعطاف پذیری سیستم‌های آب و غذا داشته باشد.

پژوهشگران امیدوارند فناوری آن‌ها به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد و در محیط‌های مختلف مانند خانه‌ها، مدارس، بیمارستان‌ها، کارخانه‌ها و مزارع استفاده شود. آن‌ها 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.

منبع: فرارو

کلیدواژه: تصفیه آب فناوری ماساچوست قیمت طلا و ارز قیمت خودرو قیمت موبایل ریزآلاینده ها هیدروژل ها محیط زیست کربن فعال

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت fararu.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فرارو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۵۵۴۶۸۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

شرنگ شیرابه در کام خزر

به گزارش «تابناک» به نقل از مهر، قضاوت درباره منشأ آلودگی دریای خزر اگر فقط سواحل شمالی ایران را بینیم یک جانبه و دور از واقعیت است چرا که حال و روز دریاچه در حاشیه شمالی و شرقی و غربی آن و دیگر کشورهای همسایه به دلیل ورود انواع آلاینده‌های صنعتی و نفتی بدتر از کرانه خزر در ایران است.

با این حال ورود ۷۰ درصد پساب فاضلاب‌های تصفیه نشده از یک سو و پایین بودن توان پالایش دریای خزر نسبت به دریاهای نیمه بسته مانند خلیج فارس و یا دریاهای باز مانند دریای عمان اوضاع آلودگی در این دریاچه را تشدید کرده است.

سرمنشا آلودگی دریای خزر در استان‌های شمالی به چندین کیلومتر بالا دست و از دامنه جنگل ریشه می‌گیرد. آنجایی که جنگل دفن گاه زباله شده و شیرابه‌های ناشی از آن از طریق رودها و کانال‌های انتقال آب مستقیم به دریا سرازیر می‌شود.

آمارها حکایت از تولید روزانه ۳۰۰۰ تن زباله در مازندران دارد شیرابه‌های این طلای کثیف دشت‌ها و جنگل در بالا دست، میان دست و دریای خزر را در پایین دست آلوده و رنگ آبی این دریاچه زیبا در حاشیه ساحل کدر و تار کرده است.

آمارهای تأیید نشده نشان می‌دهد که روزانه حجم وسیعی از شیرآبه‌ها پساب‌های صنعتی و کشاورزی و خانگی در مناطق مختلف استان مازندران مستقیم به رودخانه‌ها و دریا سرریز می‌شود و چرخه اکوسیستم را در این مناطق دچار اختلال کرده است.

به هر گوشه از مازندران سر بزنید شاهد آن هستید که پساب‌های خانگی و کشاورزی مستقیم به رودخانه می‌ریزد و از آنجا نیز روانه دریا می‌شود. این وضعیت سبب شده تا نه تنها رودخانه‌های مازندران حال خوشی نداشته باشد بلکه دریا نیز روز به روز آلوده می‌شود.

اوضاع آلودگی دریا را می‌توان از زبان صیادی شنید که به بیماری پوستی دچار شده و آن را محصول ورود آلاینده‌ها به دریا می‌داند. سرتاسر پاییز و زمستان فصل صیادی است و ورود ماهیگیران به آب عموماً به عنوان بخشی از شیوه صید گریز ناپذیر. اکبر حقیقی ماهیگیر مازندرانی با بیان اینکه بیشتر مواقع در فصل صیادی در تور ماهیگیران زباله‌های دیده می‌شود که از طریق رودخانه به دریا منتقل شده است، گفت: این زباله‌ها سلامت صیادان و همچنین آبزیان را به خطر انداخته است.

وی ادامه داد: روند آلودگی‌های خانگی و سموم کشاورزی به دریا سبب شده تا برخی از گونه‌های ماهی از سبد صیادی حذف شود و یا به اعماق دریا کوچ کنند و نسل برخی از ماهی‌ها نیز منقرض شده است.

مازندران بیش از ۴۷۰ کیلومتر ساحل دارد و این سواحل مقصد بسیاری از مسافرانی است که از گوشه و کنار کشور برای دریاگردی به استان سفر می‌کند و طبق آمارها ۹۰ درصد مسافران برای جاذبه‌های دریا مهمان استان‌های شمالی و از جمله مازندران می‌شوند.

به گفته حسین ایزدی مدیرکل میراث فرهنگی، گردشگری و صنایع دستی مازندران این استان در بهار و تابستان پارسال (۱۴۰۲)، که بخش عمده آن فصل شنا است میزبان بیش از ۹۰ میلیون نفر شب مسافر بوده است.

ساحل فریدونکنار در محاصره زباله و پسماند

ساحل فریدون کنار از جمله مناطق مورد علاقه مسافران و گردشگران بویژه در بهار و تابستان به شمار می‌رود اما شاهد آن هستیم که از رودخانه اصلی شهر و زهکش ها حجم وسیعی از پساب‌ها و فاضلاب خانگی و کشاورزی روانه دریا می‌شود.

اسلامی یک شهروند فریدون کناری با بیان اینکه در طول رودخانه اصلی شهر شاهد آن هستیم که فاضلاب‌ها از طریق لوله‌ها به رودخانه منتقل می‌شود، ادامه داد: در نتیجه رودخانه نیز این پساب‌ها را به دریا منتقل می‌کند.

وی با اظهار اینکه در فصل شنا طرح‌های سالم‌سازی در ساحل فریدون کنار اجرا می‌شود، گفت: به دلیل ورود آالاینده‌ها در برخی قسمت‌ها شاهد تغییر رنگ آب دریا هستیم و این مسئله سلامت شهروندان و شناگران را به خطر می‌اندازد.

وی با بیان اینکه بارها مشکلات ناشی از فاضلاب‌ها و آلاینده‌ها را به دستگاه‌های مسؤول گزارش کرده ایم، افزود: با این حال همچنان روند ورود آلاینده‌ها به رودخانه و دریا ادامه دارد.

آلودگی رودخانه و دریا فقط مختص فریدونکنار نیست بلکه در تمامی مناطق ساحلی رودخانه‌ای استان می‌توان ردی از زباله دید که وضعیت ساحل را نازیبا و بد کرده است.

رودخانه‌های شیلاتی هم اسیر زباله

اوضاع نکارود در شرق مازندران، تجن و تالار و بابلرود در شهرهای مرکزی و رودخانه‌های خیرود و چالوس و چشمه کیله و صفارود در غرب مازندران نیز چندان خوش نیست و با اینکه همه این رودخانه‌ها شیلاتی محسوب می‌شود باز با معضل با معضل زباله و پساب دست و پنجه نرم می‌کنند.

ورود آلاینده‌های معدنی نیز به رودخانه‌های هراز در آمل و چالوس در غرب مازندران همواره حاشیه و دردسرساز است بیشتر اوقات رنگ آب در این مناطق قهوه‌ای و کدر است و این پساب‌های معدنی بدون تصفیه به دریا وارد می‌شود.

در نوشهر علاوه بر پساب‌های خانگی و کشاورزی شیرابه‌های تصفیه نشده کارخانه زباله سوز مشکلات زیست محیطی زیادی ایجاد کرده است و روزانه تا ۶۰ مترمکعب شیرابه از طریق رودخانه ماشلک به دریا می‌ریزد و سرطان انواع بیماری‌ها از جمله سرطان را ارمغان می‌آورد.

شبنم دلفان آذری محقق محیط زیست و استاد دانشگاه با بیان اینکه ‎دپوی غیربهداشتی پسماندهای شهری، عفونی و پزشکی و شیرابه ناشی از آنها و ورود فلزات سنگین نظیر «روی» و «جیوه» یکی از اساسی‌ترین معضلات زیست‌محیطی استان مازندران و بالاخص زباله سوز در شهر نوشهر است، افزود: فاجعه بارتر این است که همچنان شیرابه‌های حاصله به رودخانه و دریا می‌رود.

‎سفیر سبز زیست محیطی خاورمیانه با اظهار اینکه بررسی‌های میدانی و علمی نشان می‌دهد که شیرابه ناشی از این پسماندها قادر به حل تایر کامیون به طور کامل است، افزود: این به این معناست که شیرابه حاصل از زباله‌ها بسیار سمی و خطرناک با قدرت انحلال بسیار بالایی است.

دلفان آذری ادامه داد: فاضلاب‌های شهرک‌های صنعتی اطراف هم یکی از منابع بزرگ و مهم آلودگی رودخانه‌ها و دریای خزر است، به طور کلی تمام استان مازندران در فاجعه مدیریت پسماندهای شهری، عفونی، پزشکی و صنعتی و کشاورزی غرق شده است، به عنوان مثال فاضلاب شهرک صنعتی‌های نوشهر در غرب مازندران، امام زاده عبدالله یا بابلکنار یکی از نمونه‌هایی است که فاضلاب آن پس از تصفیه در تصفیه‌خانه، وارد دریای خزر می‌شود، هر چند این فاضلاب باید در مکانی تخلیه شود اما نکته اینجا است زمانی باید این اتفاق صورت بگیرد که کار تصفیه به درستی انجام شده باشد.

آلایندگی واحدهای بلندمرتبه در فریدونکنار

صمد کیانی رئیس اداره حفاظت محیط زیست شهرستان فریدونکنار نیز با بیان آنکه نافی اینکه رودخانه‌های ما دچار آلودگی هستند، نیستیم، افزود: بخشی از آلاینده‌ها از طریق رودخانه شهری وارد می‌شود که پاکسازی آن باید در دستور کار شهرداری قرار گیرد.

وی در گفت و گو با خبرنگار مهر با بیان اینکه یکی از مشکلات اساسی که در فریدونکنار داریم، بلندمرتبه سازی است، ادامه داد: آلودگی این واحدها بارزتر از بقیه موارد است و فاضلاب‌های خانگی واحدهای بلندمرتبه سرریز می‌شود و زیر سطح آبی منطقه بالا است.

وی گفت: در فریدونکنار منفی ۲۰ تا ۲۴ متر پایین‌تر سطح از دریای آزاد هستیم و سطح ایستایی فاضلاب بالا است و از سوی دیگر واحدهای بلندمرتبه نیز فاقد سپتینک و تصفیه فاضلاب مناسب هستند و از سوی دیگر محیط زیست در زمینه احداث واحدهای مسکونی در محدوده شهری عملاً نقشی ندارد.

کیانی ادامه داد: پروانه ساخت واحدهای بلندمرتبه توسط شهرداری و نظارت آن برعهده نظام مهندسی است اما وقتی بحث آلودگی پیش می‌آید محیط زیست و شبکه بهداشت و درمان درگیر می‌شوند و در دستور کار قرار می‌گیرد.

وی با اظهار اینکه شمار پرونده‌های مرتبط با آلودگی در شهرستان فریدونکنار کم نیست، افزود: تشخیص آلودگی نیازمند ارزیابی آزمایشگاهی است و همچنین شاهد تخلیه پساب‌ها و تخلیه فاضلاب‌ها، کارواش‌ها و غیره هستیم.

کیانی مشکل اصلی آلودگی رودخانه‌ها و سواحل را ناشی از نبود سیستم اگو و تصفیه خانه فاضلاب بهداشتی دانست و گفت: وقتی این تصفیه خانه وجود نداشته باشد شاهد آلودگی خواهیم بود و فاضلاب‌ها در ساعات پایانی شب در مناطق مختلف تخلیه می‌شود.

معضل آلودگی رودخانه‌ها و سواحل در گوشه و کنار مازندران به چشم دیده می‌شود و تلاش‌های متولیان امر برای پاکسازی چندان چشمگیر نیست. در استان مازندران ۴۷۰ کیلومتر ساحل و هفت هزار کیلومتر رودخانه وجود دارد و در حاشیه آن مراکز خدماتی، اراضی کشاورزی و باغی و واحدهای دامداری وجود دارد که به آلودگی دامن می‌زنند.