ایران پرسمان - ایسنا / گروهی از پژوهشگران اوکراینی یک نانوکامپوزیت مغناطیسی از کربن و خاک رس ساخته‌اند که زباله‌های رادیواکتیو را پاکسازی می‌کند و آن را روی فاضلاب چرنوبیل آزمایش کرده‌اند.
ابتکار پژوهشگران «آکادمی ملی علوم اوکراین»(NASU) یک نانوکامپوزیت مغناطیسی کاربردی است که به طور موثری فلزات سنگین، فرآورده‌های نفتی و آلاینده‌های رادیواکتیو را از آب مناطق گوناگون از جمله نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از منطقه ممنوعه چرنوبیل حذف می‌کند.
بازار ![]()
به نقل از آزونانو، این پژوهش نشان می‌دهد که چگونه فناوری نانو می‌تواند نسل بعدی سیستم‌های تصفیه آب را با هدف مقابله با آلودگی ناشی از منابع صنعتی و هسته‌ای تقویت کند.
اگرچه فعالیت‌های صنعتی و زباله‌های هسته‌ای همچنان بر اکوسیستم‌ها تأثیر می‌گذارند، سیستم‌های تصفیه مرسوم تا حد زیادی قادر به مدیریت آلاینده‌های پیچیده نیستند. پژوهشگران در این پروژه، «گرافیت منبسطشده حرارتی» را که ماده‌ای با مساحت زیاد و ویژگی آبگریزی قوی است، به عنوان پایه‌ای محکم برای جاذب‌های پیشرفته بررسی کردند.
دانشمندان از طریق ترکیب گرافیت منبسطشده حرارتی با خاک رس «بنتونیت»(Bentonite) که به دلیل ظرفیت تبادل یونی و ایمنی محیطی خود شناخته شده است، یک کامپوزیت مغناطیسی را تولید کردند که می‌تواند فلزات، رادیونوکلئیدها و آلاینده‌های آلی را به دام بیندازد. نتیجه، یک ماده هیبریدی بود که آلاینده‌های قطبی و غیر قطبی مانند پسماندهای نفتی و ایزوتوپ‌های رادیواکتیو را به طور موثر جذب می‌کرد.
پژوهشگران برای ساخت این ماده، گرافیت دارای خلوص بالا را با اسید سولفوریک ترکیب کردند و پس از واکنش، عملیات حرارتی را برای گسترش لایه‌های آن اعمال کردند. آنها نانوذرات آهن و اکسید آهن را در ساختار ترکیب به‌دست‌آمده تعبیه کردند و به آن ویژگی‌های مغناطیسی دادند تا پس از استفاده در تصفیه آب، به راحتی قابل بازیابی باشد.
پژوهشگران برای تأیید ساختار و عملکرد جذب کامپوزیت، آن را با «میکروسکوپ الکترونی روبشی»(SEM)، «میکروسکوپ الکترونی عبوری»(TEM) و «طیف‌سنجی جذب اتمی»(AAS) آزمایش کردند.
آزمایش شامل فاضلاب رادیواکتیو شبیه‌سازی‌شده و نمونه‌های واقعی به‌دست‌آمده از چرنوبیل بود. پژوهشگران نسبت‌های گرافیت منبسطشده حرارتی به بنتونیت را تغییر دادند و از فعال‌سازی مکانیکی برای بهبود یکنواختی و جذب استفاده کردند.
این آزمایش، نتایج چشمگیری را به همراه داشت که به شرح زیر هستند.
کاهش «اکسیژن مورد نیاز شیمیایی»(COD). از 1500 به 135 میلی‌گرم اکسیژن بر دسی‌متر مکعب رسید.
حذف فلزات. سزیم 81.4 درصد، استرانسیم 89.9 درصد و منگنز 99 درصد حذف شدند.
حذف رادیونوکلئید. امریسیوم-241 و یوروپیوم-154 با راندمان بیش از 99.99 درصد حذف شدند.
وقتی پژوهشگران کامپوزیت را روی نمونه واقعی فاضلاب رادیواکتیو چرنوبیل اعمال کردند، سطح رادیواکتیویته فاضلاب سه برابر کاهش یافت. مرحله دوم تصفیه با استفاده از یک جاذب مبتنی بر فروسیانید، راندمان کلی آلودگی‌زدایی را به 99.99 درصد رساند. علاوه بر این، کامپوزیت ساختار و عملکرد خود را در طول چرخه‌های متعدد حفظ کرد که یک شاخص کلیدی برای قابلیت استفاده بلندمدت است.
این نتایج به وضوح پتانسیل کامپوزیت را برای استفاده در سیستم‌های هسته‌ای، نفت و گاز و فاضلاب شهری نشان می‌دهد. توانایی آن در حذف فلزات سنگین، رادیونوکلئیدها و بقایای آلی از جمله بقایایی که در فاضلاب‌های آلوده به میکروپلاستیک وجود دارند، آن را به یک گزینه همه‌کاره برای اصلاح محیط زیست تبدیل می‌کند. واکنش‌پذیری مغناطیسی کامپوزیت، بازیابی را ساده می‌کند و ضایعات و هزینه عملیات تصفیه را کاهش می‌دهد.
با افزایش روزافزون مقررات و تقاضای بیشتر برای پاکسازی، موادی مانند این کامپوزیت می‌توانند یک نقش حیاتی را در مدیریت پایدار آب ایفا کنند. این پژوهش بر لزوم توسعه راه‌حل‌های مقیاس‌پذیر و سازگار با محیط زیست برای مناطقی که با چالش‌های بلندمدت آلودگی صنعتی یا هسته‌ای روبه‌رو هستند، تأکید می‌کند.
تحقیقات آینده بر بهینه‌سازی فرمولاسیون کامپوزیت، آزمایش عملکرد آن در شرایط محیطی متنوع و تولید انبوه برای کاربردهای میدانی متمرکز خواهد بود.
ثبات بلندمدت، مقرون‌به‌صرفه بودن و تأثیرات چرخه عمر، مرحله بعدی توسعه را هدایت خواهد کرد اما این نتایج در حال حاضر نشان‌دهنده یک حرکت امیدوارکننده به سمت سیستم‌های ایمن‌تر و پاک‌تر تصفیه آب هستند.
این پژوهش در «C — Journal of Carbon Research» به چاپ رسید.