logo_eet

فیلتر ساخته شده از آب پنیر و ذغال چوب فلزات سمی آب را می‌گیرد

(shironosov/iStock)
(shironosov/iStock)

یک فیلتر جدید آب اختراع شده که قادر است یون‌های فلزات سنگین سمی و مواد رادیو اکتیو موجود در آب را فقط با یک‌بار عبور جدا کند.

غشاء این فیلتر از مخلوط دو ماده کم هزینه درست شده است: الیاف پروتئین آب پنیر و ذغال فعال. این فن آوری جدید ساده مزایایی نسبت به فیلترهای موجود دارد، که معمولاً گران‌قیمت هستند و فقط می‌توانند یک عنصر خاص را حذف کند و یا ظرفیت فیلتر بسیار کوچکی دارد.

«رافائل مزنگا»، استاد مواد غذایی و مواد نرم از دانشگاه ETH زوریخ، گفت: « این پروژه یکی از مهم‌ترین پروژه‌هایی است که تا کنون انجام دادم». وی به همراه همکارش «استرینات بولیستی» این فن‌آوری را در نشریه «Nature Nanotechnology» تشریح کردند.

در قلب سیستم فیلتراسون نوع جدیدی از غشای هیبریدی ساخته شده از ذغال فعال و سخت و الیاف پروتئین آب پنیر سخت قرار دارد. دو مولفه ارزان و ساده برای تولید.

پروتئین آب پنیر دناتوره شده که باعث کشش آن شده و در نهایت به شکل فیبرهای آمیلوئید آمده است. این ماده به همراه کربن فعال همانند کاغذ صافی سلولز مواد اصلی زیر لایه این فیلتر را تشکیل می‌دهد. ۹۸ درصد این فیلتر را کربن فعال و ۲ درصد پروتئین تشکیل می‌دهد.

بازیابی ماده ارزشمند طلا

این غشای هیبریدی مواد سنگین، از جمله عناصر صنعتی مانند سرب، جیوه، طلا، پلادیوم را به طریقی نامشخص جذب می‌کند. این فیلتر مواد رادیو اکتیو مانند اورانیوم یا فسفر ۳۲ که به ترتیب مربوط به زباله‌های هسته‌ای و یا درمان سرطان‌های خاص هستند را نیز جذب می‌کند.

همچنین این غشاء فلز بسیار سمی سیانید‌ها را از آب بیرون می‌کشد. سیانید طلا از این دسته است که معمولاً در صنعت الکترونیک برای تولید مسیرهای هادی در تابلوهای مدار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

غشاء و فرایندهای غشایی راه ساده‌ای از فیلتر و بازیابی طلا فراهم می‌کند، در نتیجه این سیستم فیلتر می‌تواند در آینده نقش مهمی در بازیافت طلا بازی کند.

مزنگا می‌گوید: «سود تولید شده توسط طلای بازیافتی بیش از ۲۰۰ برابر هزینه غشای هیبریدی است.»

نحوه کارکرد

روند فیلتراسیون بسیار ساده است: آب آلوده بوسیه خلا جذب غشاء می‌شود.

مزنگا درباره عملکرد آن می‌گوید: «خلاء به اندازه کافی قوی از طریق یک پمپ دستی ساده می‌تواند تولید شود، که اجازه می‌دهد این سیستم بدون برق کار کند.»

این سیستم تقریباً بی‌نهایت قابلیت تغییر اندازه را دارد و برای فیلتر حجم زیادی از آب مقرون به صرف است.

مواد سمی از طریق فیلتر جدا می‌شوند و عمده آن به فیبرهای پروتئینی که به میزان زیادی نقاط درگیر شدن دارد، می‌چسبد. با این حال سطح زیادی از ذغال فعال نیز می تواند مقدار زیادی از سموم را جذب کند که اشباع غشاء را به تاخیر می‌اندازد.

علاوه بر این الیاف پروتئینی به غشاء نیروی مکانیکی قرض می‌دهند و در دمای بالا اجازه می‌دهد تا یون‌های به دام افتاده برای ذرات نانو فلزی با ارزش به عنوان مبدل شیمیایی عمل کنند.

ظرفیت بسیار بالا

مزنگا در مورد ظرفیت فیلتر غشایی هیبریدی نیز به نتایجی دست یافته است. طی آزمایش با کلرید جیوه، برای مثال غلظت جیوه جمع آوری شده در فیلتر بیش از ۹۹.۵ درصد بوده است.

این بهره‌وری حتی با ترکیب سمی پتاسیم سیانید طلا ، که در آن ۹۹.۹۸ درصد از کل ترکیب به غشاء چسبید بالاتر بود. این در مورد سرب ۹۹.۹۷ و اورانیوم رادیواکتیو ۹۹.۴ درصد بود.

بولیستی می‌گوید: «ما به این میزان فقط در یک بار عبور از فیلتر رسیدیم.»

برای فیلتر کردن نیم لیتر آب آلوده، محققان از غشایی به وزن یک دهم گرم که ۷ درصد آن از الیاف پروتئین تشکیل شده بود استفاده کردند.

به گفته مزنگا، یک کیلوگرم پروتئین آب پنیر برای تصفیه ۹۰ هزار لیتر آب کافی است. وی اضافه کرد: «این نشان می‌دهد که با افزایش پروتئین در غشا بازدهی افزایش می‌یابد.»

مزنگا، صاحب امتیاز این فن‌آوری، با اطمینان گفت که این محصول راه خود را در بازار پیدا خواهد کرد. وی گفت: «این فیلتر کاربردهای متعددی دارد و آب آلوده یکی از بزرگترین معضلات دنیای امروز ما است.»

اخبار مرتبط

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *