سونوکاتالیست نانوساختاری برای تصفیه پساب؛ راهکار مشترک محققان ایرانی و ترکیهای
به گزارش صنایع نو، محققان دانشگاه ارومیه و تبریز با همکاری دانشگاههای ایستینیه و صنعتی استانبول، با استفاده از نانوفناوری، نوع جدیدی از سونوکاتالیستهای معدنی را برای تصفیه پیشرفته پسابهای آلوده به آنتیبیوتیک سنتز کردهاند. این دستاورد که بر پایه مهندسی سطح آلومینوسیلیکاتهای طبیعی و رشد جانبی نانوساختارهای اکسید کبالت شکل گرفته، میتواند مسیر توسعه فناوریهای سبز در مدیریت پسابهای صنعتی و دارویی را هموار کند.
بحران جهانی آلودگی آب به آنتیبیوتیکها
آلودگی منابع آبی به باقیمانده داروها به ویژه آنتیبیوتیکهای پرمصرف، به یک چالش جدی زیستمحیطی تبدیل شده است. ترکیباتی مانند اگزیتتراسیکلین که از طریق پسابهای شهری، بیمارستانی و صنایع دامپروری وارد محیط میشوند، به دلیل ساختار شیمیایی پایدار، در برابر روشهای متعارف تصفیه مقاوم هستند. تجمع این آلایندهها در محیط نه تنها تعادل اکوسیستمهای آبی را برهم میزند، بلکه عامل اصلی گسترش مقاومت میکروبی و ایجاد ابرمیکروبها است که تهدیدی برای سلامت عمومی محسوب میشود.
راه حل نانوفناوری: از ماده معدنی تا سونوکاتالیست هوشمند
پاسخ به این چالش در پژوهش مشترک ایران و ترکیه، بر بهرهگیری از یک ماده معدنی ارزان و در دسترس به نام مونتموریلونیت استوار است. این ماده از دسته آلومینوسیلیکاتهای لایهای است که به دلیل ظرفیت تبادل یونی بالا و سطح ویژه گسترده، گزینه مناسبی برای استفاده به عنوان بستر کاتالیستی محسوب میشود.
نکته کلیدی و نوآوری اصلی این پژوهش، اعمال فرآیند مهندسیشده لایهبرداری انفجاری بر روی این ماده است. در این فرآیند، لایههای مونتموریلونیت به طور کنترلشدهای از هم جدا شده و همزمان، نانوفلیکهای اکسید کبالت به صورت جانبی بر روی سطوح آن رشد داده میشوند. این رویکرد یکپارچه، منجر به ایجاد ساختاری همگن، پایدار و فوقالعاده فعال شده است.
سازوکار عملکرد: تولید رادیکالهای مخرب آلاینده
عملکرد این سامانه بر پایه فرآیند سونوکاتالیستی استوار است. هنگامی که امواج فراصوت به این نانوساختار برخورد میکنند، باعث تولید انبوهی از رادیکالهای هیدروکسیل میشوند. این رادیکالها از قویترین اکسیدکنندههای شناختهشده هستند و قادرند پیوندهای شیمیایی در مولکولهای پیچیده آنتیبیوتیک را شکسته و آنها را به مولکولهای ساده، بیضرر و در نهایت آب و دیاکسید کربن تبدیل کنند.
بررسیهای آزمایشگاهی با استفاده از تکنیکهای پیشرفتهای مانند کروماتوگرافی مایع-طیفسنجی جرمی تایید کرده است که این سونوکاتالیست جدید قادر است بخش عمدهای از ساختار مولکولی اگزیتتراسیکلین را به طور کامل تخریب و معدنی کند. این یک برتری کلیدی محسوب میشود، چرا که از تشکیل محصولات میانی سمی که در بسیاری از روشهای ناقص تصفیه ایجاد میشوند، جلوگیری میکند.
مزایای رقابتی و قابلیت صنعتیسازی
از دیگر نقاط قوت این فناوری، قابلیت بازیافت و استفاده مجدد آن است. آزمایشها نشان دادهاند که این سونوکاتالیست حتی پس از چندین چرخه متوالی استفاده، افت عملکرد محسوسی ندارد و ساختار آن در برابر امواج فراصوت و شرایط واکنش اکسایشی پایدار باقی میماند. این ویژگی، هزینههای عملیاتی را به شکل چشمگیری کاهش داده و امکان بهرهبرداری در مقیاس صنعتی و در تصفیهخانههای واقعی را فراهم میسازد.
این پژوهش بینالمللی نمونهای موفق از تلفیق علم مواد، نانوفناوری و مهندسی محیط زیست است و گامی موثر در جهت توسعه فناوریهای دوستدار محیط زیست برای مقابله با یکی از پیچیدهترین انواع آلودگیهای آبی به شمار میرود. نتایج این پروژه در قالب مقالهای در نشریه معتبر Chemical Engineering Journal منتشر شده است.
نظرات کاربران
هنوز نظری ثبت نشده است.