حذف نیترات آب در ۱۵ ثانیه با غشای نانولولههای کربنی

آلودگی نیترات در آب یکی از تهدیدهای جدی برای محیط زیست و سلامت انسان محسوب میشود. محققان اخیرا روشی کارآمد و سریع برای از بین بردن این آلاینده را توسعه دادهاند.
به طور کلی دو رویکرد برای کاهش نیترات در آب وجود دارد جدا کردن آن یا تخریب کامل نیترات. جدا کردن نیترات منجر به تولید پسماندی غنی از این ماده میشود که در نهایت مجددا به محیط زیست و آب آشامیدنی برمیگردد. از این رو تخریب کامل نیترات گزینه بهتری است.
روشهای تخریب کلاسیک شامل فرآیندهای بیولوژیکی است که در تصفیهخانههای فاضلاب کاربرد دارند. با این حال این روشها حساسیت زیادی به تغییرات، دما و ترکیب سلولی دارند و میتوانند باعث توقف کل فرآیند شوند. همچنین وابستگی به میکروبها سرعت این روش را محدود میکند.
برای حل این چالش، دانشمندان به فرآیندهای الکتروکاتالیستی روی آوردند که سریعتر عمل میکنند. اما سیستمهای الکتروشیمیایی سنتی از الکترودهای مسطح دو بعدی استفاده میکنند که انتقال نیترات به سطح آنها محدود است.
گروه تحقیقاتی با بهرهگیری از نانولولههای کربنی و پلیمر، غشایی ساختهاند که این محدودیت را برطرف میکند. این غشاء از منافذ بسیار کوچکی با اندازه حدود ۵۰ نانومتر برخوردار است. در سیستمهای دو بعدی معمولی، لایه مرزی سیال نزدیک به سطح الکترود تا ۱۰۰ میکرومتر است که انتقال نیترات را کند میکند. منافذ نانو در غشای جدید فضای بسیار کوچکی ایجاد میکنند که نیترات باید از میان آنها عبور کند تا به سطح الکترود برسد و واکنش انجام شود. این امر محدودیت انتشار را به حداقل میرساند.
برخلاف اکثر سیستمهای الکتروشیمیایی که برای تبدیل نیترات به فلزات نیاز دارند، این غشاء بدون نیاز به فلز عمل میکند. تفاوت بزرگ دیگر زمان واکنش است در روشهای معمولی حذف ۹۰ درصد نیترات ساعتها طول میکشد، اما این فناوری در ۱۵ ثانیه این کار را انجام میدهد. این روش با موفقیت در تصفیه آب یک دریاچه آزمایش شده است.




