تصفیه ۹۴ درصدی آب با امواج صوتی

به گزارش ایسنا، در روش جدید ارائه شده دانشمندان دانشگاه گلاسکو (Glasgow)، نیازی به افزودن هیچ ماده شیمیایی به آب نیست و می‌توان تا ۹۴ درصد از «بیسفنول ای» موجود در نمونه‌های آب آلوده را با این راهکار، از بین برد.

«بیسفنول ای»، به‌طور گسترده در ساخت پلاستیک، مورد استفاده قرار می‌گیرد و سالانه حدود ۱۰ میلیارد کیلوگرم از آن تولید می‌شود. اگرچه استفاده از آن در مواردی مانند بسته‌بندی مواد غذایی، بطری‌های قابل استفاده مجدد و رسیدهای کاغذی حرارتی کاهش یافته، اما دهه‌ها تولید، «بیسفنول ای» را به یکی از آلاینده رایج آب در سراسر جهان تبدیل کرده است.

هنگامی که «بیسفنول ای» وارد بدن انسان می‌شود، می‌تواند به مرور زمان در اندام‌ها تجمع یابد، تولید هورمون را مختل کند و به رشد جنین، آسیب برساند و همچنین با چندین مشکل جدی سلامتی در بزرگسالان مرتبط است.

گروه پژوهشی گلاسگو برای درک بهتر از عملکرد طراحی خود، از فرآیندی به نام «سونوشیمی» استفاده کرد که شامل استفاده از امواج فراصوت برای ایجاد واکنش‌های شیمیایی است. در این سیستم، امواج فراصوت کنترل‌شده از طریق آب آلوده ارسال و میلیون‌ها حباب کوچک ایجاد می‌شود. 

زمانی که این حباب‌ها بزرگ و سپس متلاشی می‌شوند، برای مدت کوتاهی به دما و فشار بسیار بالایی می‌رسند که مشابه شرایطی در سطح خورشید است. این «نقاط داغ» مولکول‌های «بیسفنول» را از هم می‌شکنند و آنها را به مواد بی‌ضرری مانند دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کنند.

دانشمندان به‌طور همزمان از دو فرکانس فراصوت مختلف استفاده کردند که تاثیر قوی‌تری نسبت به یک فرکانس واحد ایجاد کند. در آزمایش‌های آنان، ترکیب ۲۰ کیلوهرتز و ۳۷ کیلوهرتز به بهترین شکل عمل کرد و ۹۴ درصد از «بیسفنول» را حذف کرد و آلودگی کلی را فقط در ۴۰ دقیقه ۶۷ درصد کاهش داد. این نتایج با استفاده از روش استاندارد میزان اکسیژن‌خواهی شیمیایی حاصل شد که روشی برای بررسی کیفیت آب است.

در حال حاضر، بسیاری از تصفیه‌خانه‌های آب از روش‌هایی مانند لجن فعال یا کربن فعال برای حذف «بیسفنول» استفاده می‌کنند. در حالی که این روش‌ها می‌توانند آلاینده را جذب کنند؛ «بیسفنول» در لجن یا کربن باقی می‌ماند و همچنان نیاز به دفع آن از این مواد است. رویکرد دانشمندان دانشگاه «گلاسکو» متفاوت است زیرا «بیسفنول» را به‌طور کامل و بدون نیاز به تصفیه اضافی از بین می‌برد.

شان فلچر، دانشمند ارشد این پژوهش گفت: این روش بسیار ساده‌تر از تکنیک‌های قبلی فراصوت است که اغلب به کاتالیزورها یا مواد شیمیایی اضافی نیاز داشتند.

وی افزود: نیازی نیست چیزی که بعد از فرآیند اضافه کرده‌اید را حذف کنید، زیرا فراصوت به تنهایی کار خود را انجام می‌دهد.

این گروه پژوهشی معتقد است که این تکنیک می‌تواند برای مقابله با سایر آلاینده‌هایی که به سختی از آب حذف می‌شوند، از جمله به اصطلاح «مواد شیمیایی همیشگی» مانند «پلی فلوئوروآلکوکسی‌ها» (PFA)، گسترش یابد. 

اکنون دانشمندان با شرکت‌های آب در مورد چگونگی استفاده از این فناوری در سیستم‌های تصفیه در مقیاس بزرگ مذاکره می‌کند.

مارک سایمز که رهبری این گروه پژوهشی را بر عهده دارد در مورد روش جدید، می‌گوید: فراصوت، جایگزین سیستم‌های تصفیه فاضلاب سنتی که برای اکثر زباله‌ها کارایی مطلوبی دارند، نخواهد شد. البته وی پتانسیل زیادی برای مقابله با آلاینده‌های خاص و خطرناکی پیش‌بینی می‌کند که سیستم‌های معمولی نمی‌توانند از عهده آنها برآیند.

این دانشمند افزود: شرایط درونی این حباب‌های کوچک به معنای واقعی کلمه، خارق‌العاده است، اکنون می‌توانیم با این روش، بدون هیچ گونه تجهیزات حفاظتی، آب را پاکسازی کنیم.

طبق گزارش سایت ساینس، دانشمندان بر روی افزایش مقیاس سیستم آزمایشگاهی خود برای مدیریت حجم بیشتری از آب و بررسی توانایی آن در حذف طیف وسیع‌تری از آلاینده‌ها، تلاش می‌کنند. آنان امیدوارند که راهکار کنونی به ایمن‌تر شدن منابع آب و کاهش خطرات سلامتی ناشی از «بیسفنول» و آلاینده‌های مشابه آب در آینده کمک کند.