حذف نیترات آب در ۱۵ ثانیه با ساخت غشایی از جنس نانولوله‌های کربنی_بام وطن

آلودگی نیترات در آب یکی از تهدیداتی است که محیط زیست و سلامت انسان را به خطر انداخته است. به تازگی لی‌ وینتر و همکارانش روشی کارآمد و مؤثر برای حذف آن تشکیل کرده‌اند.

طبق معمول دو روش برای افت نیترات آب وجود دارد؛ اول جدا کردن آن و دوم از بین بردن نیترات از آب. لی وینتر می‌گوید: اگر نیترات را از آب جدا کنید، بعد از جداسازی، با یک پسماند غنی از نیترات روبه رو هستید که به ناچار به محیط باز می‌گردد و مجدد به نحوی به آب آشامیدنی داخل می‌شود. به این علت اگر بتوانید آن را نابود کنید، زیاد بهتر است.

راه حلهای تخریب کلاسیک شامل دفع بیولوژیکی است که به طور معمول در کارخانه‌های تصفیه فاضلاب منفعت گیری می‌شود. با این حال، مشکل این روش آن است که فرایندها حساس می باشند و حتی تحول جزئی در مواردی همانند اعتدال pH، محتوای سلولی یا دما می‌تواند علتتجزیه کل فرآیند شود. از آنجایی که شما برای انجام تخریب نیترات به میکروب‌ها وابستگی دارید، این روال می‌تواند زیاد کند باشد. برای حل این مشکل، دانشمندان فرایندهای الکتروکاتالیستی را گسترش دادند که زیاد سریع تر است و این چنین تخریب نیترات را انجام می‌دهد. اما این راه حلها نیز اشکالاتی نیز دارند. فرآیندهای الکتروشیمیایی کلاسیک شامل منفعت گیری از الکترودهای صفحه مسطح دوبعدی است. اما شدت رسیدن نیترات به سطح الکترودها نیز محدود است.

این گروه تحقیقاتی با منفعت گیری از نانولوله‌های کربنی و پلیمر، موفق به ساخت غشایی شده است که این مشکل را از بین بردن می‌کند. این غشاء از منافذ زیاد کوچکی منفعت‌مند است. در سیستم‌های دو بعدی معمولی، لایه سیال نزدیک به سطح الکترود، «لایه مرزی»، نزدیک به ۱۰۰ میکرومتر است. این لایه مرزی نسبتاً بزرگ می‌تواند عکس العمل را محدود کند، چون جریان سیال و به این علت انتقال نیترات از طریق آن لایه، زیاد کندتر از خود مقدار عکس العمل است. غشاهای گسترش یافته در این پروژه دارای اندازه منافذ نزدیک به ۵۰ نانومتر می باشند. این بدان معناست که یک فضای زیاد کوچک وجود دارد که نیترات باید از بین آن عبور کند تا به سطح الکترود برسد و عکس العمل انجام شود. با این کار محدودیت انتشار کردن به حداقل می‌رسد.

به نقل از ستاد نانو، بر خلاف اکثر سیستم‌های الکتروشیمیایی که برای دستیابی به تبدیل کافی نیترات به فلزات نیاز دارند، این غشاء به فلز نیاز ندارد.

یک تفاوت بزرگ بین این روش و فرآیند الکتروشیمیایی معمولی این است که به طور چشمگیری زمان ملزوم برای از بین بردن نیترات را افت می‌دهد. در فرآیندهای معمولی برای از بین بردن ۹۰ درصد از نیترات به ساعت‌ها زمان نیاز است، اما این روش می‌تواند در ۱۵ ثانیه این کار را انجام دهد. این فناوری روی تصفیه آب یک دریاچه با پیروزی آزمایش شد.