با تازه‌ترین پژوهش دانشگاهیان ایرانی

علم نانو به کمک تصفیه آب می‌آید

آلودگی منابع آب به ترکیبات دارویی و محصولات بهداشتی یکی از نگرانی‌های مهم زیست‌محیطی است چراکه گاه فاضلاب خانگی، بیمارستانی یا صنعتی وارد رودخانه‌ها و منابع آبی می‌شود.ازآنجاکه این آلودگی‌ها در غلظت‌های کم حضور دارند، حذف کامل آنها با روش‌های معمول تصفیه آب دشوار است و پژوهشگران حوزه نانو به دنبال راهی برای حل این مشکل هستند.
فناوری نانو می‌تواند نقش مهمی در بهبود کیفیت منابع آبی و مقابله با آلاینده‌های جدید ایفا کند؛ آلاینده‌هایی که هرچند مقدارشان کم است، اما اثرات آنها بر محیط زیست و سلامت انسان قابل چشم‌پوشی نیست.
پژوهشگران ایرانی در این مسیر گام بلندی برداشته‌اند و بتازگی گروهی از پژوهشگران ایرانی با همکاری محققانی از چین و آفریقای جنوبی راهکاری تازه برای مقابله با این مشکل ارائه داده‌اند.در این پژوهش، محققان دانشگاه ولی‌عصر رفسنجان با همکاری دانشگاه معماری و فناوری شی‌آن چین و دانشگاه فری‌استیت آفریقای جنوبی، سامانه‌ای جدید طراحی کرده‌اند که می‌تواند آلاینده‌های دارویی و محصولات بهداشتی را با سرعت بالا از آب حذف کند. این سامانه با کمک نور و یک کاتالیست، گونه‌های بسیار واکنش‌پذیری تولید می‌کند که قادرند مولکول‌های آلاینده را تجزیه کنند.
پژوهشگران برای افزایش کارایی این فرآیند، یک کاتالیست با ساختار نانویی ویژه طراحی کرده‌اند. در این ساختار، هیدروکسیدهای دولایه‌ روی لوله‌های توخالی از جنس نیترید کربن گرافیتی رشد داده شده‌اند و ماده‌ای ترکیبی با نام TCN-LDH به وجود آمده است. این ساختار توخالی در مقیاس نانو باعث می‌شود مواد واکنش‌دهنده راحت‌تر به سطح کاتالیست برسند و واکنش‌ها سریع‌تر انجام شوند.
از سوی دیگر، نحوه اتصال این دو ماده به یکدیگر، به گونه‌ای طراحی شده که انتقال بارهای الکتریکی در آن بهتر انجام شود. وقتی نور به این کاتالیست می‌تابد، الکترون‌ها و حفره‌هایی ایجاد می‌شود که نقش مهمی در فعال‌سازی مواد اکسیدکننده دارند. اگر این بارها سریع از بین بروند، کارایی سیستم کاهش می‌یابد. اما در این سامانه، ساختار ایجادشده، کمک می‌کند این بارها مدت بیشتری فعال بمانند و واکنش‌های تخریب آلاینده‌ها مؤثرتر انجام شود.
آزمایش‌های انجام‌شده نشان داد این سامانه قادر است داروی دیکلوفناک را تنها در ۱۵ دقیقه از آب حذف کند. دیکلوفناک یکی از داروهای ضدالتهاب پرمصرف است که حضور آن در بسیاری از منابع آبی جهان گزارش شده و به عنوان یکی از آلاینده‌های نگران‌کننده شناخته می‌شود. علاوه بر این، کاتالیست طراحی‌شده، توانسته سایر ترکیبات گروه داروها و محصولات مراقبت شخصی را نیز با سرعت قابل توجهی تجزیه کند.یکی از نکات مهم این پژوهش، عملکرد پایدار سامانه در شرایط واقعی آب است. در آب طبیعی معمولاً یون‌ها و مواد مختلفی وجود دارد که می‌توانند در فرآیندهای تصفیه اختلال ایجاد کنند، اما نتایج نشان داد این ساختار طراحی‌شده، در برابر این مزاحمت‌ها مقاومت مناسبی دارد.