راهکاری پیشرفته برای تصفیه فاضلاب ها
پژوهشگران دانشگاه وین اتریش در اخرین مطالعه خود اظهار کرده اند نانواسفنج ها(Nano-sponges) پتانسیل تصفیه فاضلاب را دارند.
به گزارش نهایت علم به نقل از ایسنا و به نقل آی او، جاذب های سطحی کارآمد، برای تصفیه فاضلاب صنعتی و به حداقل رساندن لطمه های محیطی بسیاری مهم هستند اما بطور خاص رنگ های آلی(organic dyes) به عنوان گروه قابل توجهی از آلاینده های صنعتی، بطور معمول بسیار محلول در آب، غیر قابل تجزیه و خیلی از آنها سرطان زا و سمی هستند.
"چانگشیا لی"(Changxia Li) و "فردی کلیتز"(Freddy Kleitz) از دانشکده شیمی دانشگاه وین به همراه همکارانشان حالا رویکرد جدیدی را برای طراحی یک ماده کامپوزیتی نوآورانه، متشکل از یک چارچوب آلی کووالانسی(COF) نانومتخلخل و فوق نازک که بر روی گرافن متصل شده است، ارائه کردند که بسیار کارآمد است.
چارچوب های آلی کووالانسی(COF) مواد جامد آلی دو یا سه بعدی با ساختارهای گسترده هستند که در آن بلوک ها توسط پیوندهای کووالانسی قوی به هم متصل اند. چارچوب های آلی کووالانسی متخلخل و کریستالی اند و سراسر از عناصر سبک(H، B، C، N و O) [۲] تولید شده اند. این عناصر بواسطه ایجاد پیوندهای کووالانسی قوی در مواد مفید و پرکاربردی مانند الماس، گرافیت، و نیترید بور شناخته می شوند.
بهبود ظرفیت جذب
"چانگشیا لی" نویسنده ارشد این مطالعه و محقق مقطع فوق دکترا این دانشگاه در این زمینه اظهار داشت: امروزه روش های مختلفی همچون فیلترهای کربن فعال برای تصفیه آب وجود دارد، اما هنوز هم جا برای بهبود کارایی یا ظرفیت جذب مواد وجود دارد.
گروه محقق "فردی کلیتز" در موسسه شیمی معدنی مواد عملکردی نیز درحال توسعه مواد نانومتخلخل/ نانو منفذ(nanoporous) جدید هستند. مواد متخلخل سطح کل بسیار بیشتری نسبت به مواد غیر متخلخل برای همان حجم دارند و بدین سبب می توانند تعداد زیادی مولکول را در طول جذب روی سطوح جمع کنند.
نانو منفذ یا نانوپور(Nanoporous) شامل یک چارچوب منظم آلی یا غیر آلی در مقیاس نانومتر است که از ساختار منظم و متخلخل به وجود آمده است. اندازه منافذ بطور کلی ۱۰۰ نانومتر یا کوچکتر است. بیشتر نانومنفذها را می توان به عنوان مواد فله یا غشا طبقه بندی کرد.
چارچوب های آلی کووالانسی بسیار متخلخل به عنوان یک گروه جدید از مواد
چارچوب های آلی کووالانسی(COFs) یک گروه نسبتا جدید از مواد هستند. آنها متخلخل هستند و در عین حال چگالی کم و سبک وزن هستند. کووالانسی به این معنا است که پیوندهای شیمیایی آنها بوسیله جفت الکترون بین اتم ها تشکیل می شود.
رنگ هایی که پژوهشگران در محلول مدل آبی(aqueous model) خود مورد مطالعه قرار دادند، اندازه ای در حدود ۰.۸ تا ۱.۶ نانومتر داشتند. پژوهشگران گفتند: ما یک روش جدید برای تشکیل چارچوب های آلی کووالانسی به روشی نسبتا سازگار با محیط زیست با بهره گیری از آب ایجاد کردیم. به این ترتیب، ما توانستیم اسفنج های کوچکی را با اندازه های منافذ و اشکال مختلف طراحی نماییم.
ساختار تولید شده از گرافن
هنگام استفاده از پودر چارچوب های آلی کووالانسی حجیم، منافذ داخلی مواد اغلب به سبب مسدود شدن منافذ لبه بیرونی، خصوصاً برای مولکول های بزرگ آلاینده، دیگر در دسترس آلاینده ها نیستند. مواد مرکب جدید که توسط پژوهشگران توسعه داده شده است، ساختار کاملا نفوذپذیری را ارائه می دهد. برای این منظور، پژوهشگران چارچوب های آلی کووالانسی را بر روی نانو ورقه های گرافن لایه نازک رشد دادند. ترکیب گرافن به خودی خود یک لایه ۲ بعدی از اتم های کربن و لایه چارچوب های آلی کووالانسی که تا دو نانومتر ضخامت دارد، به یک ساختار سه بعدی فشرده و باز منجر گردید. لایه بسیار نازک چارچوب های آلی کووالانسی می تواند قابلیت جذب بیشتری را نسبت به پودر چارچوب های آلی کووالانسی حجیم داشته باشند.
پژوهشگران می گویند: منافذ بزرگ شبکه گرافن در ترکیب با لایه چارچوب های آلی کووالانسی فوق العاده نازک با مقدار زیادی مکان های جذب، تصفیه سریع و کارآمد فاضلاب را ممکن می سازد.
یافته های این مطالعه در مجله "Angewandte Chemie" انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب