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:

رئيس مياه القناة: الانتهاء من توصيل مياه الشرب لعزبة فوزي بالإسماعيلية

أعلن اللواء عبد الحميد عصمت رئيس مجلس إدارة شركة مياه الشرب والصرف الصحي بمحافظات القناة، اليوم الخميس، الانتهاء من توصيل مياه الشرب النقية لمنطقة عزبة فوزى التابعة لقرية أبوبلح، بخطوط طول 2 كيلو مواسير قطر 6 بوصة وفرعية 4 بوصة شبكات PVC جديدة وتركيب بوستر لتتمكن المياة من الوصول لمنازل المواطنين والتي يتم تغذيتها من محطة مياه نفيشه.

وقال اللواء عبد الحميد عصمت، إننا تلقينا عدة شكاوى من أهالي منطقة عزبة فوزى لعدم توفير مياه الشرب بالمنطقة، وعلى الفور تم الاستجابة وتوفير سيارات نقل مياه الشرب لأهالي المنطقة يوميًا لحين استفاء المستندات بأن تلك المنطقة تتبع الحيز العمراني، وبعد الانتهاء من ذلك تم أعمال توصيل خطوط وشبكات مياه الشرب النقية للمنطقة، بإشراف مباشر من المهندس محمد عبد السلام رئيس قطاع الإسماعيلية، وصبحي العبد رئيس شبكات مياه المحافظة، وذلك لتحسين مستوى الخدمات المقدم للمواطنين.

وقال رئيس مجلس إدارة شركة مياه الشرب والصرف الصحي بمحافظات القناة، أننا مستمرين فى إحلال وتجديد وتغيير خطوط مواسير شبكات مياه الشرب القديمة، من "الإسبستوس" إلى مواسير PVC  بأقطار مختلفة، فى عدد من القرى والمناطق بمحافظات إقليم القناة " السويس، والإسماعيلية، وبورسعيد"، لجميع شبكات مياه الشرب القديمة المتهالكة، وذلك لتقليل فاقد المياه، والاستمرار فى تقديم خدمات متميزة مقدمة للمواطنين.

وأضاف اللواء عبد الحميد عصمت، متابعته بصفة مستمرة عملية ضبط جودة مياه الشرب على مستوى محافظات القناة الثلاث "بورسعيد، والإسماعيلية، السويس"، مضيفا أن الفرق المتخصصة بالشركة تعمل على سحب عينات عشوائية من مياه الشرب، يوميًا على مدار 24 ساعة، من المنازل، ودور العبادة، والمقاهي، من مختلف المناطق، وتقديم بيان إحصائي بإجمالي عدد العينات التى يتم أخذها، لعمل التحليل المطلوبة، "الكيميائية والميكروبيولوجية"، لتوفير كوب ماء نقى طبقا للمواصفات القياسية، المصرح به من وزارة الصحة.

وأشار اللواء عبد الحميد عصمت، أنه تم الانتهاء تماما خلال لـ 24 ساعة الماضية من أعمال إصلاح جميع الكسور المفاجئة في خطوط وشبكات مياه الشرب في وقت قياسي فور تلقي البلاغ، منها إصلاح كسر مفاجئ في خط 6 بوصة و4 بوصة بمنطقة الكرايم بقرية أبوصوير البلد، وإصلاح خط 6 بوصة بمنطقة المنايف، وإصلاح خط 6 بوصة بمنطقة الكيلو 2، وإصلاح خط 4 بوصة بمنطقة القنطرة شرق، وإصلاح خط قطر 500 بمنطقة المحسة بالقصاصين.

مقالات مشابهة

  • لإصلاح خط الروضة.. عمال مياه فارسكور أبطال يعملون في طقس سيئ
  • مياه أسوان: تركيب محبس جديد بالمحمودية والصداقة الجديدة والسادات
  • اللجنة الفنية بشركة مياه أسوان كشفت أسباب انقطاع المياه
  • رئيس مياه القناة: الانتهاء من توصيل مياه الشرب لعزبة فوزى بالإسماعيلية
  • علماء صينيون يعملون على تصميم روبوت سطح قمري مزود بقدرات شحن
  • رئيس مياه القناة: الانتهاء من توصيل مياه الشرب لعزبة فوزي بالإسماعيلية
  • رئيس مياه القناة: الإنتهاء من توصيل مياه الشرب لعزبة فوزى بالإسماعيلية
  • جهاز مدينة دمياط الجديدة يشُن حملة مكبرة لإزالة وصلات مياه الخلسة وتحصيل المتأخرات
  • وزير الإسكان يتابع منظومة مياه الشرب والصرف الصحي في بورسعيد
  • علماء يبتكرون ذراعا روبوتية ناعمة حلزونية تضاهي اليد البشرية