حذف مواد شیمیایی پایدار از آب با محلولی مغناطیسی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ دانشمندان استرالیایی یک روش جدید و جذاب برای حذف مواد شیمیایی سمی پایدار از آب ابداع کرده‌اند. آن‌ها یک محلول مغناطیسی ساخته‌اند که با افزودن به آب آلوده، آلاینده‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد و آن‌ها را مغناطیسی می‌کند، بنابراین به راحتی می‌توان آن‌ها را جذب و از آب جدا کرد.

مواد پِر-فلوئوروآلکیل و پُلی-فلوئوروآلکیل (PFAS) گروهی از مواد شیمیایی هستند که از دهه ۱۹۵۰ میلادی به دلیل خواص دفع آب و روغن در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، اخیراً مواد شیمیایی PFAS با تعداد زیادی از مشکلات سلامتی از جمله افزایش خطر ابتلا به دیابت و سرطان کبد مرتبط شده‌اند.

بدتر از آن، یک پژوهش جدید نشان داده است که سطح آن‌ها در آب باران تقریباً در همه جای زمین از دستورالعمل‌های سلامتی EPA فراتر رفته است و محدود کردن و تجزیه این مولکول‌های پایدار بسیار سخت است. به همین دلیل به آن‌ها لقب "مواد شیمیایی همیشگی" را داده‌اند.

اکنون پژوهشگران دانشگاه کوئینزلند استرالیا روشی را توسعه داده‌اند که می‌تواند به حذف مواد شیمیایی PFAS از آب کمک کند. این گروه، محلولی به نام جاذب پلیمری فلوئوردار مغناطیسی را طراحی کرده است که وقتی به آب آلوده اضافه می‌شود، مولکول‌های PFAS را می‌پوشاند. این کار، آن‌ها را مغناطیسی می‌کند، بنابراین استفاده از آهنربا برای جذب آلاینده‌ها و جدا کردن آن‌ها از آب، فرآیندی است که به سادگی قابل انجام است.

پژوهشگران در آزمایش‌هایی روی نمونه‌های کوچک آب مملو از PFAS دریافتند که این روش می‌تواند بیش از ۹۵ درصد از مولکول‌های PFAS از جمله بیش از ۹۹ درصد از GenX - یک ماده شیمیایی خاص مشکل‌ساز - را در عرض ۳۰ ثانیه حذف کند.

گروه‌های زیادی روش‌هایی را برای تجزیه PFAS بررسی کرده‌اند که معمولاً شامل کاتالیزور‌هایی است که توسط نور فرابنفش یا گرما تحریک می‌شوند. برخی دیگر از هیدروژن یا آب فوق بحرانی استفاده کرده‌اند.

آب فوق بحرانی یا به طور کلی سیال فوق بحرانی (supercritical fluid) به هر ماده‌ای که بالاتر از فشار و دمای خود در نقطه بحرانی باشد، اطلاق می‌شود. جایی که فاز‌های گاز و مایع از یکدیگر متمایز نیستند. این‌گونه از سیالات می‌توانند همچون گاز‌ها بینابین جامدات پراکنده شوند یا به مانند مایعات، مواد را در خود حل کنند.

در نزدیکی نقطه بحرانی، هرگونه تغییر اندک در فشار یا دما باعث یک تغییر عظیم در چگالی می‌شود. سیالات فوق بحرانی جهت جایگزینی برای حلال‌های ارگانیگ در فرایند‌های صنعتی و آزمایشگاهی بسیار مناسب هستند. از پرکاربردترین سیالات فوق بحرانی می‌توان به کربن دی‌اکسید و آب اشاره کرد که در کافئین زدایی و تولید قدرت در نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند.

اما پژوهشگران این مطالعه جدید می‌گویند که محلول مغناطیسی آن‌ها نسبت به تکنیک‌های حذف PFAS چند مزیت دارد. یکی اینکه خود محلول را می‌توان تا ۱۰ بار مورد استفاده مجدد قرار داد و دوم اینکه این محلول می‌تواند بسیار سریع‌تر از سایر روش‌ها کار کند و همچنین برای تحریک واکنش نیازی به انرژی اضافی وجود ندارد.

دکتر چنگ ژانگ، یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: روش ما نشان می‌دهد که می‌توان تعداد بیشتری از این مواد شیمیایی را به روشی سریع‌تر، ارزان‌تر، تمیزتر و بسیار ساده‌تر حذف کرد.

وی افزود: از آنجایی که فرآیند ما به برق نیاز ندارد، می‌توان از آن در جوامع فقیر و خارج از شبکه استفاده کرد. گروه ما اکنون آزمایشات خود را افزایش خواهد داد و امیدواریم در سه سال آینده یک محصول تجاری در دسترس داشته باشیم.

به نقل از وبگاه نیو اطلس، این پژوهش در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است.