قالت مجموعة في جامعة ستانفورد إنهم اخترعوا مسحوقًا منخفض التكلفة وقابل لإعادة التدوير يقتل الآلاف من البكتيريا التي تنقلها المياه في الثانية عند تعرضها لأشعة الشمس العادية.
يقترحون أن اكتشاف هذا المطهر فائق السرعة يمكن أن يكون تقدمًا كبيرًا لما يقرب من 30 في المائة من سكان العالم الذين لا يمكنهم الوصول إلى مياه الشرب الآمنة. تم نشر نتائجهم في دراسة مايو في مياه الطبيعة.
قال المؤلف المشارك في الدراسة تونغ وو ، وهو باحث سابق لما بعد الدكتوراه في علوم وهندسة المواد (MSE) في مدرسة ستانفورد للهندسة. "نعتقد أن تقنيتنا الجديدة ستسهل التغييرات الثورية في تطهير المياه وتلهم المزيد من الابتكارات في هذا المجال المثير متعدد التخصصات."
تشمل تقنيات معالجة المياه التقليدية المواد الكيميائية ، التي يمكن أن تنتج منتجات ثانوية سامة ، والأشعة فوق البنفسجية ، التي تستغرق وقتًا طويلاً نسبيًا لتطهيرها وتتطلب مصدرًا للكهرباء.
المطهر الجديد الذي تم تطويره في ستانفورد عبارة عن مسحوق معدني غير ضار يعمل عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي عالي الطاقة من الشمس. يتكون المسحوق من رقائق بحجم النانو من أكسيد الألومنيوم وكبريتيد الموليبدينوم والنحاس وأكسيد الحديد.
قال أحد كبار المؤلفين: "لقد استخدمنا كمية ضئيلة فقط من هذه المواد" يي كوي، أستاذ Fortinet مؤسسي MSE وعلوم وهندسة الطاقة في مدرسة ستانفورد دوير للاستدامة. "المواد منخفضة التكلفة ووفرة إلى حد ما. الابتكار الرئيسي هو أنه عند غمرها في الماء ، تعمل جميعها معًا ".
"سريع وغير سام وقابل لإعادة التدوير"
بعد امتصاص الفوتونات من الشمس ، يعمل كبريتيد الموليبدينوم / محفز النحاس مثل تقاطع أشباه الموصلات / المعدن ، مما يتيح للفوتونات إزاحة الإلكترونات. تتفاعل الإلكترونات المحررة بعد ذلك مع المياه المحيطة ، وتولد بيروكسيد الهيدروجين وجذور الهيدروكسيل - أحد أكثر أشكال الأكسجين تدميرًا بيولوجيًا. تقتل المواد الكيميائية التي تشكلت حديثًا البكتيريا بسرعة عن طريق إتلاف أغشية الخلايا بشكل خطير.
بالنسبة للدراسة ، استخدم فريق ستانفورد دورًا بحجم 200 مليلتر [6.8 أونصة] من الماء بدرجة حرارة الغرفة الملوثة بحوالي مليون E. كولاي البكتيريا لكل مل [.03 أوقية.].
قال المؤلف المشارك Bofei Liu ، وهو باحث سابق في MSE لما بعد الدكتوراة: "لقد حركنا المسحوق في المياه الملوثة". "ثم أجرينا اختبار التطهير في حرم جامعة ستانفورد في ضوء الشمس الحقيقي ، وفي غضون 60 ثانية لم يتم اكتشاف أي بكتيريا حية."
وأضاف أن البودرة النانوية يمكن أن تتحرك بسرعة وتتواصل جسديًا مع الكثير من البكتيريا وتقتلها بسرعة.
كما تتبدد المنتجات الكيميائية الثانوية الناتجة عن ضوء الشمس بسرعة.
قال كوي: "عمر بيروكسيد الهيدروجين وجذور الهيدروكسي قصير جدًا". "إذا لم يجدوا على الفور البكتيريا التي تتأكسد ، فإن المواد الكيميائية تتحلل إلى ماء وأكسجين ويتم التخلص منها في غضون ثوان. حتى تتمكن من شرب الماء على الفور ".
المسحوق غير السام قابل لإعادة التدوير أيضًا. يسمح أكسيد الحديد بإزالة الرقائق النانوية من الماء بمغناطيس عادي. في الدراسة ، استخدم الباحثون المغناطيسية لجمع نفس المسحوق 30 مرة لمعالجة 30 عينة مختلفة من المياه الملوثة.
قال كوي: "بالنسبة للمتنزهين والرحالة ، يمكنني أن أتخيل حمل كمية ضئيلة من المسحوق ومغناطيس صغير". "خلال النهار تضع المسحوق في الماء ، ورجه قليلاً تحت أشعة الشمس وفي غضون دقيقة يكون لديك ماء صالح للشرب. يمكنك استخدام المغناطيس لإخراج الجسيمات لاستخدامها لاحقًا ".
وأضاف أن المسحوق قد يكون مفيدًا أيضًا في محطات معالجة مياه الصرف الصحي التي تستخدم حاليًا مصابيح الأشعة فوق البنفسجية لتطهير المياه المعالجة.
قال كوي: "خلال النهار ، يمكن للنبات أن يستخدم ضوء الشمس المرئي ، والذي سيعمل بشكل أسرع بكثير من الأشعة فوق البنفسجية وربما يوفر الطاقة". "من السهل جدًا صنع رقائق النانو ويمكن زيادتها بسرعة بالطن."
ركزت الدراسة على E. كولاي، والتي يمكن أن تسبب مرضًا حادًا في الجهاز الهضمي ويمكن أن تهدد الحياة. حددت وكالة حماية البيئة الأمريكية الحد الأقصى لهدف مستوى الملوثات لـ E. كولاي في مياه الشرب في صفر. يقول فريق ستانفورد إنهم يخططون لاختبار المسحوق الجديد على مسببات الأمراض الأخرى المنقولة بالماء ، بما في ذلك الفيروسات والطفيليات التي تسبب أيضًا أمراضًا خطيرة والموت.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
- شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
- المصدر https://envirotecmagazine.com/2023/05/31/powder-uses-sunlight-to-disinfect-contaminated-drinking-water/
