حذف نیترات آب در ۱۵ ثانیه

محققان دانشگاه ییل موفق به ساخت غشایی از جنس نانولوله‌های کربنی شدند که می‌توان از آن برای از بین بردن نیترات آب آشامیدنی استفاده کرد.

به گزارش ایسنا، آلودگی نیترات در آب یکی از تهدیداتی است که محیط زیست و سلامت انسان را به خطر انداخته است. به تازگی لی وینتر و همکارانش روشی کارآمد و مؤثر برای حذف آن ایجاد کرده‌اند.

معمولا دو روش برای کاهش نیترات آب وجود دارد؛ اول جدا کردن آن و دوم از بین بردن نیترات از آب. لی وینتر می‌گوید: اگر نیترات را از آب جدا کنید، پس از جداسازی، با یک پسماند غنی از نیترات مواجه هستید که به ناچار به محیط باز می‌گردد و دوباره به نحوی به آب آشامیدنی وارد می‌شود؛ بنابراین اگر بتوانید آن را نابود کنید، بسیار بهتر است.

روش‌های تخریب کلاسیک شامل دفع بیولوژیکی است که به طور معمول در کارخانه‌های تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود. با این حال، مشکل این روش آن است که فرایند‌ها حساس هستند و حتی تغییر جزئی در مواردی مانند تعادل pH، محتوای سلولی یا دما می‌تواند باعث تجزیه کل فرآیند شود.

از آنجایی که شما برای انجام تخریب نیترات به میکروب‌ها وابستگی دارید، این روند می‌تواند بسیار کند باشد. برای حل این مشکل، دانشمندان فرایند‌های الکتروکاتالیستی را توسعه دادند که خیلی سریع‌تر است و همچنین تخریب نیترات را انجام می‌دهد. اما این روش‌ها نیز اشکالاتی نیز دارند. فرآیند‌های الکتروشیمیایی کلاسیک شامل استفاده از الکترود‌های صفحه مسطح دوبعدی است. اما سرعت رسیدن نیترات به سطح الکترود‌ها نیز محدود است.

این گروه تحقیقاتی با استفاده از نانولوله‌های کربنی و پلیمر، موفق به ساخت غشایی شده است که این مشکل را رفع می‌کند. این غشاء از منافذ بسیار کوچکی بهره‌مند است. در سیستم‌های دو بعدی معمولی، لایه سیال نزدیک به سطح الکترود، «لایه مرزی»، حدود 100 میکرومتر است.

این لایه مرزی نسبتاً بزرگ می‌تواند واکنش را محدود کند، زیرا جریان سیال و بنابراین انتقال نیترات از طریق آن لایه، بسیار کندتر از خود میزان واکنش است. غشا‌های توسعه یافته در این پروژه دارای اندازه منافذ حدود 50 نانومتر هستند. این بدان معناست که یک فضای بسیار کوچک وجود دارد که نیترات باید از میان آن عبور کند تا به سطح الکترود برسد و واکنش انجام شود. با این کار محدودیت انتشار به حداقل می‌رسد.

به نقل از ستاد نانو، بر خلاف اکثر سیستم‌های الکتروشیمیایی که برای دستیابی به تبدیل کافی نیترات به فلزات نیاز دارند، این غشاء به فلز نیاز ندارد.

یک تفاوت بزرگ بین این روش و فرآیند الکتروشیمیایی معمولی این است که به طور چشمگیری زمان لازم برای از بین بردن نیترات را کاهش می‌دهد. در فرآیند‌های معمولی برای از بین بردن 90 درصد از نیترات به ساعت‌ها زمان نیاز است، اما این روش می‌تواند در 15 ثانیه این کار را انجام دهد. این فناوری روی تصفیه آب یک دریاچه با موفقیت آزمایش شد.