کشف تازه دانشمندان؛ تصفیه آب با هیدروژل ساخته شده از گیاه لیف - وبلاگ افراگرافیک

به گزارش وبلاگ افراگرافیک، پژوهشگران دانشگاه پرینستون با استفاده از گیاه لیف، نوعی هیدروژل ابداع نموده اند که می تواند آب را به صورت کارآمد تصفیه کند.

اگرچه پیشتر سیستم هایی را دیده ایم که از نور خورشید برای تصفیه آب آلوده استفاده می نمایند، اما خروجی آنها اغلب بسیار محدود است. یک هیدروژل تازه که در ساخت آن از گیاه لیف یا لوفا(Luffa) الهام گرفته شده است، از نور خورشید برای تصفیه یک مرتبه میزان زیادی آب استفاده می نماید. خروجی این تصفیه به میزان ای است که احتیاج روزانه را برآورده کند.

سیستم های خورشیدی ثابت موجود، از نور خورشید برای گرم کردن آب کثیف تا میزان ای استفاده می نمایند که تبخیر آب شروع گردد. بخار آب بدون آلاینده، روی سطحی درون دستگاه جمع می گردد و سپس، در مخزن جمع آوری می ریزد. این یک راه اندازی هوشمندانه است؛ اما فقط تا زمانی که خورشید می درخشد، آب آشامیدنی فراوری می نماید و حتی در این صورت نیز این فرآیند، کند است.

موادی که با عنوان هیدروژل های واکنش دهنده به دما شناخته می شوند، یک جایگزین را ارائه می دهند؛ زیرا آب کثیف را در دمای سرد خیس می نمایند و سپس آن را پس از گرم شدن، به شکل خالص بیرون می ریزند. رادنی پریستلی(Rodney Priestley)، ژیاوهو ژو(Xiaohui Xu) و همکاران آنها در دانشگاه پرینستون(Princeton University) گفتند: منافذ بسته چنین ژل هایی اجازه نمی دهند که آب به میزان کافی سریع تصفیه گردد تا بتواند احتیاجهای بیشتر مردم را برآورده کند.

با در نظر گرفتن این محدودیت، پژوهشگران تصمیم گرفتند طرح اسفنج طبیعی لیف را تکرار نمایند.

آنها با استفاده از مخلوط آب/گلیکول به عنوان یک محیط پلیمریزاسیون منحصربه فرد، فراوری هیدروژل PNIPAm با منافذ باز و بزرگ مورد نظر را شروع کردند. سپس، منافذ داخلی ژل را با دو پلیمر پلی دوپامین(PDA) و پلی سولفوبتائین متاکریلات(PSMBA) پوشاندند.

ماده به دست آمده، آب آلوده را در دمای اتاق قرار داد، سپس 70 درصد از آن آب را در مدت 10 دقیقه با گرم شدن به وسیله نور خورشید شبیه سازی شده آزاد کرد. این سرعت چهار برابر بیشتر از یک هیدروژل پیشین با منافذ بسته بود. علاوه بر این، حتی در شرایط نوری که آسمان نیمه ابری را شبیه سازی می نماید، ژل لیف همچنان میزان مشابهی از آب را در عرض 15 تا 20 دقیقه آزاد می نماید.

ژو گفت: هیدروژل در دماهای سرد، آب دوست(جاذب آب) است، اما وقتی در معرض گرما قرار می گیرد، آب گریز (دافع آب) می گردد. آلاینده هایی مانند رنگ های آلی که در آنالیز های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرند، همراه با آب در معرض دماهای سرد به داخل کشیده می شوند، اما چون مولکول های آنها به ژل می چسبند، وقتی آب در دمای گرم تر آزاد می گردد، دفع نمی شوند. قطرات آلودگی در وهله اول به داخل کشیده نمی شوند؛ زیرا ژل آب دوست، آنها را رد می نماید.

در آنالیز های آزمایشگاهی، هیدروژل لیف نیز با موفقیت برای حذف آلاینده هایی مانند میکروپلاستیک ها و فلزات سنگین استفاده شد. به وسیله دو چرخه تصفیه، این ماده توانست آلودگی را از حدود 40 قسمت در میلیون به کمتر از 0.07 قسمت در میلیون کاهش دهد که میزان مجاز برای آب آشامیدنی است.

ژو گفت که هیدروژل لیف را می توان به واسطه شستشو با اسید رقیق شده یا اتانول دوباره استفاده کرد.

این پژوهش در مجله ACS Central Science به چاپ رسید.

منبع: ایسنا