يمثل تلوث المياه بالنترات منذ فترة طويلة تهديدات للبيئة وصحة الإنسان. الآن، طور باحثون من جامعة ييل طريقة فعالة لإزالته.

تقترح ليا وينتر، الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والبيئية، استخدام الأغشية المكهربة المصنوعة من أنابيب الكربون النانوية كاستراتيجية لإزالة النترات من مياه الشرب. وتم نشر النتائج في "Nature Water".



وكما تشير وينتر، هناك عادة طريقتان لإزالة النترات من الماء: فصلها وتدميرها، بحسب موقع "phys.org".

وقالت: "إذا كنت تقوم بفصل النترات فقط، فسينتهي بك الأمر بتدفق نفايات مركزة تعود حتما إلى البيئة وتعود إلى مياه الشرب. لذا فمن الأفضل أن تتمكن من تدميرها".

تتضمن تقنيات التدمير الكلاسيكية نزع النتروجين البيولوجي الذي يستخدم عادة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي. لكن المشكلة هي أن العمليات حساسة، وحتى التغيير الطفيف في أشياء مثل توازن الرقم الهيدروجيني، أو محتوى الخلية، أو درجة الحرارة يمكن أن يتسبب في انهيار العملية برمتها. ولأنك تعتمد على الميكروبات لتدمير النترات، فقد تكون العملية بطيئة جدا.


للتغلب على هذه العقبات، طور العلماء عمليات التحفيز الكهربائي. "إنها أسرع كثيرا، كما أنها تدمر النترات حتى لا ينتهي بك الأمر مع تيار النفايات المركز".

لكن وينتر تشير إلى أنه على الرغم من أن هذه التقنيات تسمح بمزيد من التحكم في العملية، إلا أن لها عيوبها أيضا. تتضمن العمليات الكهروكيميائية الكلاسيكية استخدام أقطاب كهربائية مسطحة ثنائية الأبعاد.

وقالت: "لا يمكنك الحصول على النترات من المحلول الخاص بك إلى أقطابك الكهربائية بسرعة كافية لتتمكن من تفاعل النترات بكفاءة على سطح القطب الكهربائي".

لقد نجح مختبر وينتر في التغلب على هذه المشكلة باستخدام أغشية مكهربة، مصنوعة من أنابيب الكربون النانوية والبوليمر الذي يضمها معا.

"يتدفق الماء عبر القطب الكهربائي في هذه الأنظمة، ولكن المفتاح هنا ليس فقط أن لدينا مسام يتدفق الماء من خلالها، ولكن أحجام تلك المسام صغيرة حقا".

في الأنظمة التقليدية ثنائية الأبعاد، تبلغ طبقة السائل الأقرب إلى سطح القطب - "الطبقة الحدودية" - حوالي 100 ميكرومتر. يمكن لهذه الطبقة الحدودية الكبيرة نسبيا أن تحد من التفاعل لأن تدفق السائل، وبالتالي نقل النترات عبر تلك الطبقة، يكون أبطأ بكثير من معدل التفاعل نفسه.

تتميز الأغشية التي تم تطويرها في مختبر وينتر بأحجام مسام تبلغ حوالي 50 نانومتر، أو أصغر بحوالي 2000 مرة. وهذا يعني أن هناك مساحة "بطيئة" أصغر بكثير يجب أن تتحرك من خلالها النترات قبل الوصول إلى سطح القطب والخضوع للتفاعل.

وقالت ونتر: "لذلك في هذا الترتيب، نحن قادرون على التغلب على قيود الانتشار هذه، وبدأنا في رؤية بعض الخصائص المثيرة للاهتمام".

على عكس معظم الأنظمة الكهروكيميائية، التي تتطلب معادن لتحقيق تحويل كافٍ للنترات، فإن أغشية وينتر لا تحتوي على أي معدن. ولأنها تتغلب على قيود الانتشار، فإن الأغشية - باستخدام أنابيب الكربون النانوية كمحفزات - يمكنها تحقيق تحويل النترات بشكل مماثل لتلك التي تحدث في المحفزات المعدنية.

أحد الاختلافات الكبيرة بين هذه التقنية والعمليات الكهروكيميائية التقليدية هو أنها تقلل بشكل كبير من الوقت الذي يستغرقه تدمير النترات.


وقالت: "بالنظر إلى العمليات الكهروكيميائية التقليدية، عادة ما يستغرق الأمر ساعات إذا كنت تريد إزالة 80% أو 90% من تلك النترات. تحتاج إلى إعطاء وقت طويل للتفاعل لأن الأمر يستغرق وقتا طويلا حتى تصل كل تلك النترات إلى أسطح [الأقطاب]. في أنظمتنا، نحصل على تحويل مماثل حوالي 80% خلال 15 ثانية من خلال مفاعلنا. نحن ننتقل من عملية تستغرق ساعات وصولا إلى 15 ثانية."

ولاختبار هذه التكنولوجيا في تطبيق حقيقي، أخذ فريق وينتر البحثي عينات من بعض المياه من بحيرة وينترغرين، بالقرب من حرم جامعة ييل، وأضافوا كمية صغيرة من النترات.

وقالت: "من الأسهل في الواقع تحويل التركيزات الأعلى، لذلك أردنا على وجه التحديد معرفة ما إذا كان هذا سيعمل على تركيزات أقل تمثل ما نراه في المياه الملوثة الحقيقية. لقد أخذنا هذا التركيز، وبعد ذلك تمكنا من إزالة النترات إلى أقل من معيار وكالة حماية البيئة لمياه الشرب".

المصدر: عربي21

كلمات دلالية: سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي تكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا المياه النترات علوم مياه نترات المزيد في تكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا سياسة سياسة تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا سياسة اقتصاد رياضة صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة النترات من میاه الشرب

إقرأ أيضاً:

بـ 35 مليون جنيه.. محافظ أسوان يفتتح رافع مياه شرب بحى اللوتس

تابع أحدث الأخبار عبر تطبيق

افتتح اللواء دكتور إسماعيل كمال محافظ أسوان مشروع رافع العقاد للتغذية المستدامة لمياه الشرب " لحى اللوتس " الإسكان المتميز ، والذى يساهم فى إنتظام توفير المياه لأكثر من 15 ألف نسمة داخل 3 ألاف وحدة سكنية .

ب35 مليون جنيه ..محافظ أسوان يفتتح رافع العقاد لمياه الشرب بحى اللوتس

و تم الإنتهاء من المشروع بتاريخ 1 مارس 2025 طبقاً للمخطط ، وتم التشغيل التجريبى وغسيل الخطوط بواسطة شركة مياه الشرب خلال 10 أيام ، وتصل تكلفة المشروع إلى 35 مليون جنيه ، ويضم المشروع محطة رفع مياه بإجمالى 3 طلمبات قدرة كل منها بتصرف 3 ألاف م3 / يوم ، وخط طرد بطول 1 كم ، وبقطر 315 مللى .

وأثناء تفقده لمكونات المشروع برفقة المهندس عمرو لاشين نائب المحافظ ، واللواء ياسر عبد الشافى معاون المحافظ للمشروعات، والمهندسة سوزان متولى رئيس جهاز مشروعات الهيئة القومية لمياه الشرب والصرف الصحى ، والمهندس عامر أبو حلاوة رئيس مجلس إدارة شركة مياه الشرب والصرف الصحى ، فضلاً عن الدكتور محمد عباس رئيس النقابة الفرعية للمهندسين ، والقيادات التنفيذية المعنية ، أكد الدكتور إسماعيل كمال على أنه فى إطار الرؤية المتكاملة التى تنتهجها المحافظة من خلال وضع الحلول الجذرية لتلبية المطالب الجماهيرية لتخفيف المعاناة عن كاهل المواطنين تنفيذاً لتوجيهات الرئيس عبد الفتاح السيسى ، فقد تجسد ذلك فى إفتتاح رافع العقاد ، والذى سيحدث نقلة ملحوظة للمقيمين بالإسكان المتميز من خلال وصول مياه الشرب للأدوار العليا حتى السادس دون الحاجة إلى إستخدام المواتير .

العمل على قدم وساق للإنتهاء من الـ 10 مشروعات عاجلة بقطاع مياه الشرب

وأوضح محافظ أسوان بأنه بالتوازى مع ذلك يتم العمل على قدم وساق للإنتهاء من الـ 10 مشروعات العاجلة بقطاع مياه الشرب ، والتى أعلن عنها الدكتور شريف الشربينى وزير الإسكان والمرافق والمجتمعات العمرانية فى يناير الماضى لتحسين مستوى الخدمات المقدمة للمواطنين ، وهو ما يشهد متابعة دورية من رئيس الوزراء الدكتور مصطفى مدبولى ، ويتكامل معه نهو المشروعات الجارية بقطاع مياه الشرب داخل القرى المدرجة ضمن المبادرة الرئاسية " حياة كريمة " ، وما ستحققه من عوائد إيجابية للإرتقاء بجودة الخدمات المقدمة للمواطن الأسوانى .

1000204626 1000204620 1000204623 1000204616 1000204617 1000204618 1000204614 1000204613 1000204611

مقالات مشابهة

  • "اليونيسيف": 90% من سكان غزة غير قادرين على الحصول على مياه الشرب الآمنة
  • بـ 35 مليون جنيه.. محافظ أسوان يفتتح رافع مياه شرب بحى اللوتس
  • علماء يبتكرون بطارية من "النفايات النووية" لإنتاج الكهرباء
  • الصين.. علماء يكتشفون بكتيريا جديدة في القطب الجنوبي
  • بسبب قطع الكهرياء.. تأثر عمل محطة تحلية مياه الشرب في قطاع غزة
  • الفلورايد في مياه الشرب مرتبط بضعف الإدراك لدى الأطفال
  • محافظ قنا يفتتح محطة مياه حجازة قبلي بعد أعمال الإحلال والتجديد
  • وزير الإسكان يتابع مشروعات مياه الشرب والصرف الصحي بمحافظة المنوفية
  • وزير الإسكان يتابع مشروعات مياه الشرب والصرف الصحي بالمنوفية
  • علماء يبتكرون جلداً خارقاً يعالج من 90% من جروحه