تصفیه سه بعدی و الکتروشیمیایی منابع آبی

به گزارش خبرنگار حوزه آموزش عالی و دانشگاه گروه علمی فرهنگی و هنری خبرگزاری صدا وسیما، خانم حسنا قنبرلو دانش آموخته 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: تصفیه‌ی منابع آبی از گذشته تاکنون توسط روش‌های فیزیکی و شیمیایی مختلف صورت می‌گرفته است که ازجمله آن‌ها می‌توان به روش‌های جذب، فیلتراسیون غشایی، حذف فوتوکاتالیستی، حذف بیولوژیکی و فرآیند‌های الکتروشیمیایی اشاره کرد.
وی افزود: آفت کش‌ها 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 می‌شوند؛ زیرا این ترکیبات به محض تماس با خاک جذب آن شده و با نفوذ به لایه‌های زیرین زمین موجب ایجاد آلودگی در سفره‌های آبی زیرزمینی خواهند شد.
وی ادامه داد: این نوع از آلاینده‌ها تاکنون مشکلات زیادی را برای تصفیه‌ی آب در سرتاسر جهان بوجود آورده اند. هرچند استفاده از آفت کش‌ها در عرصه جهانی طی دهه‌های اخیر به شدت محدود شده است با این وجود همچنان برخی بقایای آفتکش‌ها و محصولات تغییر یافته آن‌ها به منابع آب زیرزمینی نفوذ می‌کنند.
وی با بیان اینکه مسأله آلایندگی آفت کش‌ها در کشور‌های اروپایی جزو مهمترین مسائل در تصفیه‌ی آب آشامیدنی شهری به شمار می‌رود، گفت: برای مثال در کشور دانمارک تمرکز اصلی برای حذف آلاینده‌ها برروی سه ترکیب آفت کشی مهم از جمله ۲ و ۶- دی کلروبنزامید، ۲- متیل ۴ -کلروفنوکسی استیک اسید و مکوپروپ است.
دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به کاتالیستی که طی انجام این طرح تهیه شده است، بیان کرد: این کاتالیست، بدلیل دارا بودن نانوساختار‌های کربنی نیتروژن دهی شده در ترکیب با ذرات آهن، فعالیت الکتروشیمیایی ذاتی بالایی در جهت تصفیه‌ی الکتروشیمیایی آب داشت؛ زیرا ساختارگرافن نیتروژن دهی موجب پیشرفت در فعالیت واکنش احیای اکسیژن شد و ذرات آهن از سوی دیگر موجب پیشبرد واکنش فنتون و افزایش فرآیند‌های اکسیداسیون آلاینده‌ها شدند.
خانم قنبرلو خاطر نشان کرد: پیچیده‌ترین بخش انجام کار، چگونگی انجام فرآیند سنتز کاتالیست با یک روش و ایده‌ای نوآورانه بود. با این حال پس از مشخص شدن روش کلی و پیش ماده مورد نظر برای سنتز کاتالیست، شناسایی واسطه‌های ارگانیک تولید شده در حین فرآیند تصفیه‌ی الکتروشیمیایی آب نیز یکی دیگر از پیچیدگی‌های کار حاضر بود. این مرحله یکی از مراحل مهم در بحث تصفیه‌ی منابع آبی خصوصا آب آشامیدنی شهری بصورت الکتروشیمیایی به شمار می‌رود.
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 تصفیه‌ی الکتروشیمیایی آب است.
وی ادامه داد: این نوع از سیستم‌های تصفیه آب برای تصفیه‌ی پساب‌های حاصل از کارخانه‌های لبنیاتی به ویژه بصورت کارگاه آزمایشی (پایلوت پلنت) نیز کاربردی هستند.
وی افزود: نوآوری این کار در زمینه استفاده از پیش ماده‌ی کم هزینه، روش ساده‌ی تولید و ایجاد نانوساختار‌های سه بعدی شبه تمشکی از گرافن نیتروژن دهی شده و نانوکریستال‌های اکسید آهن در ساختار کاتالیست محصول بود.
وی با بیان اینکه در برخی کشور‌های اروپایی و امریکایی در مقیاس کارخانه از این نوع فرایند تصفیه‌ی آب بهره می‌برند، ادامه داد: متأسفانه در کشور ما، این فناوری حتی در مقیاس آزمایشی هم استفاده نشده است. این درحالی است که این نوع از فرآیند‌های تصفیه آب، جزو فناوری‌های سبز و عاری از آلودگی برای محیط زیست می‌باشند.
وی با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: فرآیند تصفیه آب به روش الکتروشیمیایی از جمله روش‌های سبز با مزیت‌های فشردگی سیستم، نداشتن آلودگی ثانویه، کاربرد بصورت غیرمتمرکز و امکان کنترل فرآیند از راه دور است؛ استفاده از فرآیند‌های سه بعدی به طور معمول با اضافه شدن ذرات الکترودی بین الکترود‌های اصلی آند و کاتد (در سیستم دوبعدی) بوجود می‌آیند.
گفتنی است: استاد راهنمای این طرح، آقای دکتر بهرام ناصرنژاد عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و آقای دکتر ینس ماف استاد راهنمای خارجی این طرح از دانشگاه آلبورگ دانمارک بوده اند.