ساخت اسفنج نانویی که فلزات سنگین را جذب می‌کند

به گزارش خبرگزاری مهر، مهندسان دانشگاه نورث‌وسترن اسفنج جدیدی ساختند که می‌تواند فلزات را از جمله فلزات سنگین سمی مانند سرب و کبالت را از آب آلوده خارج کرده و آب ایمن و قابل آشامیدن را در اختیار مصرف‌کننده قرار دهد.

در آزمایش‌های اثبات مفهوم، محققان اسفنج جدید خود را بر روی نمونه‌ای بسیار آلوده از آب آزمایش کردند که حاوی بیش از ۱ppm سرب بود. با استفاده از این اسفنج، سرب فیلتر شده و غلظت آن به زیر سطح قابل تشخیص رسید.

محققان پس از استفاده از اسفنج، توانستند فلزات را با موفقیت از آن خارج کرده و از اسفنج برای دفعات مختلف مجدداً استفاده کنند. این اسفنج را احتمالاً بتوان در آینده به عنوان ابزاری ارزان و آسان برای کاربرد در فیلترهای آب خانگی یا اقدامات اصلاح محیط زیست در مقیاس بزرگ استفاده کرد.

وینایایاک دراوید، نویسنده ارشد مقاله مربوط به این مطالعه و استاد علوم و مهندسی مواد و مهندسی آبراهام هریس در دانشکده مهندسی مک کورمیک نورث‌وسترن، گفت: «وجود فلزات سنگین در آبرسانی یک چالش عظیم بهداشت عمومی برای کل جهان است. این مشکل نیاز به راه‌حل‌هایی دارد که بتوان به راحتی و به طور مؤثر و ارزان آن را در هر جا مستقر کرد. این جایی است که اسفنج ما وارد می‌شود. این فناوری می‌تواند آلودگی را از بین ببرد و سپس دوباره و به کررات استفاده شود.»

این پروژه بر اساس کارهای قبلی وینایایاک دراوید و در مسیر توسعه اسفنج‌های بسیار متخلخل برای جنبه‌های مختلف اصلاح محیط زیست ساخته شده است. در ماه مه ۲۰۲۰، تیم وی از اسفنج جدیدی که برای تمیز کردن نشت روغن طراحی شده بود، رونمایی کرد.

اسفنج پوشیده از نانوذرات، هم‌اکنون توسط استارت‌آپ ام‌ف‌ان‌اس تک (MFNS Tech) که از دانشگاه نورث‌وسترن اسپین‌آف شده، تجاری‌سازی می‌شود. چنین فناوری جایگزین کارآمدتر، اقتصادی، زیست‌سازگار و قابل استفاده مجدد برای رویکردهای فعلی در مورد نشت نفت خواهد بود.

برای حذف فلزات سنگین، تیم وینایایاک دراوید دوباره به اسفنج‌هایی که با یک لایه بسیار نازک از نانوذرات پوشیده شده بودند، روی آوردند. این تیم پس از آزمایش انواع مختلف نانوذرات، دریافتند که یک پوشش گوتیت تقویت‌شده با منگنز به بهترین وجه کار می‌کند. نه تنها نانوذرات گوتیت دوپ شده با منگنز برای تهیه، به راحتی در دسترس و غیر سمی برای انسان و ارزان هستند، بلکه دارای خواص لازم برای جذب فلزات سنگین با گزینش‌پذیری بالا هستند.

بنیامین شیندل از محققان این پروژه گفت: «این نانوذرات دارای مناطق با سطح بالا و سایت‌های سطحی واکنشی فراوان برای جذب بوده و پایدار هستند، بنابراین می‌توان آن‌ها را بارها و بارها مورد استفاده داد.»

هنگامی‌که این اسفنج به آب آلوده اضافه می‌شود، اسفنج پوشیده از نانوذرات به طور مؤثری یون‌های سرب را جذب می‌کند.