تصفیه سه بعدی و الکتروشیمیایی منابع آبی با فناوری نانو

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از فناوری نانو ، کاتالیستی را در راستای تصفیه سه بعدی و الکتروشیمیایی منابع آبی طراحی کردند که در تصفیه پساب های کارخانجات لبنی نیز کاربرد دارد.
به  گزارش تاسیسات نیوز، حسنا قنبرلو فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «سنتز اقتصادی نانوالکتروکاتالیست بر پایه گرافن نیتروژن دهی شده در جهت تصفیه سه بعدی و الکتروشیمیایی منابع آب» گفت: تصفیه منابع آبی از گذشته تاکنون توسط روشهای فیزیکی و شیمیایی مختلف صورت می‌گرفته که از جمله آنها می توان به روش های جذب، فیلتراسیون غشایی، حذف فوتوکاتالیستی، حذف بیولوژیکی و فرآیندهای الکتروشیمیایی اشاره کرد.

وی افزود: آفت کش ها از جمله منابع بزرگ ایجاد آلودگی در آبهای زیرزمینی هستند که از طریق اقدامات انجام گرفته در صنایع کشاورزی موجب آلودگی بخش عظیمی از منابع آب آشامیدنی می شوند؛ چراکه این ترکیبات به محض تماس با خاک جذب آن شده و با نفوذ به لایه های زیرین زمین موجب ایجاد آلودگی در سفره های آبی زیرزمینی خواهند شد.
به گفته وی، این نوع از آلاینده ها تاکنون مشکلات زیادی را برای تصفیه آب در سرتاسر جهان بوجود آورده اند. هرچند استفاده از آفت کش ها در عرصه جهانی طی دهه های اخیر به شدت محدود شده است با این وجود همچنان برخی بقایای آفتکش ها و محصولات تغییر یافته آنها به منابع آب زیرزمینی نفوذ می کنند.
وی با بیان اینکه مسئله آلایندگی آفت کش ها در کشورهای اروپایی جزو مهمترین مسائل در تصفیه آب آشامیدنی شهری به شمار می رود، بیان کرد: برای مثال در کشور دانمارک تمرکز اصلی برای حذف آلاینده ها بر روی سه ترکیب آفت کشی مهم از جمله ۲و۶- دی کلروبنزامید، ۲- متیل ۴ -کلروفنوکسی استیک اسید و مکوپروپ می باشد.
فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به کاتالیستی که طی انجام این پروژه تهیه شده است، بیان کرد: این کاتالیست، به دلیل دارا بودن نانوساختارهای کربنی نیتروژن دهی شده در ترکیب با ذرات آهن، فعالیت الکتروشیمیایی ذاتی بالایی درجهت تصفیه الکتروشیمیایی آب داشت؛ چراکه ساختارگرافن نیتروژن‌دهی موجب پیشرفت در فعالیت واکنش احیای اکسیژن شد و ذرات آهن از سوی دیگر موجب پیشبرد واکنش فنتون و افزایش فرآیندهای اکسیداسیون آلاینده ها شدند.
قنبرلو خاطر نشان کرد: پیچیده ترین بخش انجام کار، چگونگی انجام فرآیند سنتز کاتالیست با یک روش و ایده ای نوآورانه بود. با این حال پس از مشخص شدن روش کلی و پیشماده مورد نظر برای سنتز کاتالیست، شناسایی واسطه های ارگانیک تولید شده در حین فرآیند تصفیه الکتروشیمیایی آب نیز یکی دیگر از پیچیدگی‌های کار حاضر بود. این مرحله یکی از مراحل مهم در بحث تصفیه منابع آبی خصوصاً آب آشامیدنی شهری بصورت الکتروشیمیایی به شمار می رود.
این محقق با اشاره به کاربرد نتیجه این تحقیق گفت: این الکتروکاتالیست قابل کاربرد در تمامی صنایع مرتبط با دستگاههای تولید انرژی پایا و تجدیدپذیر، نظیر انواع باتریهای فلز-هوا، لیتیوم-یون، پیلهای سوختی و سیستمهای تصفیه ی الکتروشیمیایی آب هستند.
وی ادامه داد: این نوع از سیستم‌های تصفیه آب برای تصفیه ی پسابهای حاصل از کارخانه های لبنیاتی خصوصاً بصورت پایلوت پلنت نیز کاربردی هستند.
وی افزود: نوآوری این کار در زمینه استفاده از پیش ماده کم هزینه، روش ساده تولید و ایجاد نانوساختارهای سه بعدی شبه تمشکی از گرافن نیتروژن‌دهی شده و نانوکریستال های اکسید آهن در ساختار کاتالیست محصول بود.
قنبرلو با بیان اینکه در برخی کشورهای اروپایی و امریکایی در مقیاس کارخانه از این نوع فرایند تصفیه ی آب بهره می برند، ادامه داد: متاسفانه در کشور ما، این تکنولوژی حتی در مقیاس پایلوت هم استفاده نشده است. این درحالی است که این نوع از فرآیندهای تصفیه آب، جزو تکنولوژی های سبز و عاری از آلودگی برای محیط زیست می باشند.
وی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح گفت: فرآیند تصفیه ی آب به روش الکتروشیمیایی از جمله روشهای سبز با مزیتهای فشردگی سیستم، عدم آلودگی ثانویه، کاربرد به صورت غیرمتمرکز و امکان کنترل فرآیند از راه دور است؛ استفاده از فرآیندهای سه بعدی معمولاً با اضافه شدن ذرات الکترودی بین الکترودهای اصلی آند و کاتد (در سیستم دوبعدی) به وجود می آیند.