روشی نوین برای حذف فلزات سنگین پساب‌ها ارائه شد

دانشمندان با استفاده از نانو فناوری و روشی سبز راهی اساسی برای ترکیبات شیمیایی نفتی آلوده از آب معرفی کردند.

کد خبر: ۶۳۸۹۳۹

تاریخ: ۰۷ مرداد ۱۴۰۲ - ۱۵:۱۲

دانشمندان بر روی تصفیه آب‌هایی که به علت استخراج نفت آلوده شده‌اند و حاوی مقادیر زیادی از هیدروکربن‌ها، ذرات معلق و فلزات سنگین هستند، متمرکز شده است. این آب‌ها به علت ضربات سهمگین و جبران ناپذیری که به محیط زیست می‌زنند، شناخته می‌شوند و برای مبارزه با این نوع آلایندگی، دانشمندان تاکنون راه‌حل‌های زیادی ارائه داده‌اند که شامل شناسایی و تصفیه این آب‌ها می‌شود تا در ادامه با از بین بردن فلز‌های سنگین از آلوده شدن آب‌های زیرزمینی جلوگیری شود.

به طور سنتی تصفیه آب‌هایی که توسط صنایع نفت و گاز آلوده شده، بسیار دشوار و پرهزینه است. برای این کار معمولا نیاز به استفاده از مواد خام گران‌قیمت و همچنین تصفیه دوباره آب است، اما این مطالعه در نظر دارد این معضلات را با استفاده از تولیدِ نانوذراتِ ارزان‌قیمت حل کند.

به طور مشخص در این پژوهش دانشمندان بر روی نانوذرات غیرارگانیک مانند α-Fe۲O۳، CuO و ZnO که به علت ویژگی‌های ساختاری، اپتیکی و کاتالیستی معروفند، تمرکز داشته‌اند. نانوذرات سنتز شده با روش‌های مختلفی مثل اسپکتروسکوپی، UV-Vis، پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفتند. این مطالعات برای مشخص کردن مورفولوژی و ترکیبات نانوذرات انجام گرفت تا تایید شود که آیا این مواد پایداری و قدرت جذب و از بین بردن فلزات سنگین را دارند یا خیر. این فلزات سنگین عبارتند از As (III)، Bi (II)، Cd (II)، کروم (VI)، منگنز (II)، Mo (II)، Ni (II)، Pb (II)، Sb (III)، Se (-II)، و روی (II).

نتایج حاصل بسیار امیدوارکننده بوده است، به طوری که در شرایط مناسب این نانوذرات ۱۰۰ درصد از فلزات سنگین موجود در آب را حذف کردند. علاوه بر این، این نانوذرات ویژگی‌های فتوکاتالیستی بالایی از خود نشان دادند که منجر به از بین بردنِ هیدروکربن‌های موجود در آب و همچنین حذف ذرات جامد معلق در آب شد. این خاصیت فتوکاتالیستی منجر به تبدیل ارگانیک‌ها به دی‌اکسیدکربن و آب در یک زمان بسیار کم شد.

کاربرد‌های بالقوه این نانوذرات فراتر از توانایی آن‌ها در حذف فلزات سنگین و تصفیه آب است. به عنوان مثال، خواص منحصر به فرد نانوذرات، آن‌ها را برای کاربرد‌های مختلف پزشکی مانند فعالیت‌های ضدباکتری، ضد قارچ، ضد سرطان و ضد دیابت مناسب می‌کند.

از آنجایی که جهان همچنان با آلودگی محیط زیست و نیاز به راه حل‌های پایدار دست و پنجه نرم می‌کند، یافته‌های این مطالعه امید به رویکرد کارآمدتر و مقرون به صرفه‌تری برای تصفیه فاضلاب ارائه می‌دهد. با استفاده از قدرت نانوذرات سنتز شده از طریق روش‌های سبز، صنایع می‌توانند به طور قابل توجهی ردپای اکولوژیکی خود را کاهش دهند و در عین حال حفاظت از اکوسیستم، تنوع زیستی و سلامت انسان را تضمین کنند.

انتظار می‌رود تحقیقات و توسعه بیشتر در زمینه تصفیه فاضلاب مبتنی بر نانوذرات و اصلاح زیست‌محیطی راه را برای راه‌حل‌های نوآورانه و پایدار هموار کند. با ترکیب پیشرفت‌های علمی با شیوه‌های سازگار با محیط زیست، می‌توانیم به سمت آینده‌ای پاک‌تر و سالم‌تر حرکت کنیم.

در طرح پژوهشی که آنها با پشتیبانی صندوق انجام دادند از روش الکترواکسیداسیون پالشی بهره بردند که شیوه‌ای جدید در دنیا محسوب می‌شود.

ایرج کاظمی نژاد مجری این طرح پژوهشی گفت: ما با اجرای این طرح موفق شدیم آلاینده‌ها را از پساب کارخانه‌ها جدا کنیم تا آب خروجی آنها عاری از فلزات سنگین باشد. الکترواکسیداسیون پالسی به عنوان رهیافتی نوین در حذف آلاینده‌های پساب‌ها مورد استفاده قرار گرفت که روشی توانمند، کارآمد و در عین حال سازگار با محیط، ساده و ارزان بدون نیاز به تجهیزات پیچیده است. این روش امکان حذف آلاینده‌ها را در شرایط متعارفی محیط، زمان کم، با کنترل مناسب بازدهی و بدون مصرف انرژی زیاد فراهم می‌کند.

وی ادامه داد: حذف آلاینده‌های مس و نیکل در این طرح مورد نظر بود اما این روش برای تمامی فلزات سنگین با بهینه کردن روش قابلیت اجرا دارد. دو الکترود در این روش استفاده می‌شود و با تولید اکسید آهن جذب فلزات سنگین رخ می‌دهد. پس اگر برای هر عنصری شرایط محلول از نظر غلظت و ph بهینه شود می‌توان آن حذف آن عنصر را انجام داد.

با این اقدام محققان و نوسعه این روش می‌توان با هزینه‌ای کمتر شاهد جلوگیری از ورود آلاینده‌ها به محیط زیست باشیم. سالانه فعالیت‌های غیراصولی صنعتی و کشاورزی مقادیر زیادی از ترکیبات آلاینده آلی و معدنی را بهطور مستقیم و غیرمستقیم به خاک و آب‌های زیرزمینی وارد می‌کند. این اقدام منجر به آلودگی آنها و در نتیجه وارد شدن به چرخه غذایی موجودات زنده می‌شود. همچنین افزایش فعالیت‌های صنعتی آلودگی ناشی از پساب‌های صنعتی بهویژه در اطراف مراکز صنعتی از جمله عوامل تهدید کننده سلامت جامعه بهشمار می‌رود. پس بررسی و مطالعه برای یافتن روشی مناسب و مطلوب برای حذف این آلایندهها بسیار ضروری است. از جمله مهمترین معایب روش‌های موجود در جداسازی آلاینده‌ها از محیط‌های آبی میتوان به نیاز به تجهیزات پیچیده و گرانقیمت، زمان نسبتاً طولانی فرآیند جداسازی، مصرف انرژی زیاد و بازدهی کم اشاره کرد که این عوامل موجب محدودیت بکارگیری این روشها در مقیاس صنعتی می‌شود.