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:

قبل الإقبال السياحي| خطة عاجلة لتحسين مياه الشرب بمطروح.. والمحافظ: الصيف لن يفاجئنا

ناقش اللواء خالد شعيب، محافظ مطروح، جهود الإسراع في تنفيذ مأخذ المياه البحري الجديد لمحطتي تحلية مياه "الرملية 1 و2"، وذلك خلال تفقده لمحطات التحلية، يرافقه المهندس حسين السنيّني السكرتير العام المساعد، والدكتور المهندس إبراهيم خالد رئيس مجلس إدارة شركة مياه الشرب والصرف الصحي، والمهندس محمد العشري مدير عام مديرية الطرق، وناصر النجار نائب رئيس مدينة مرسى مطروح، ومديرو قطاعات شركة مياه الشرب والصرف الصحي بمطروح، ورئيس الشركة الهندسية المنفذة للمأخذ.

ووجّه محافظ مطروح بتذليل كافة العقبات، مع تكثيف دولاب العمل، وزيادة العمالة ومعدات التشغيل على مدار 24 ساعة، للإسراع في إنهاء أعمال المأخذ البحري قبل يونيو القادم، مع متابعة التنسيقات مع الجهات المعنية أولًا بأول، دون تعطيل الأعمال.

وأوضح رئيس مجلس إدارة شركة مياه الشرب والصرف الصحي، أنه جارٍ تنفيذ المأخذ من خطين بامتداد 550 مترًا داخل البحر، بما يساهم في زيادة الضخ للمحطات لتصل إلى كامل طاقتها، وتوفير مزيد من كميات المياه لتحقيق الاكتفاء، خاصة مع الاستعداد لموسم الصيف السياحي واستقبال زائري المحافظة، دون أي عقبات، والتغلب على تعكّر المياه أمام المأخذ خلال فترات الرياح والنوات الجوية.

وأشار رئيس الشركة المنفذة إلى أن للشركة سابقة أعمال في تنفيذ 22 مأخذًا لمحطات المياه الساحلية.

ومن ناحية أخرى، شارك في وقت سابق المهندس حسين السنيّني، السكرتير العام المساعد، في احتفالية يوم اليتيم التي نظّمتها جمعية "التحدي والإرادة" للأطفال الأيتام وذوي الهمم، بحضور الدكتورة دار السلام حسين، مدير عام مديرية التضامن الاجتماعي، والدكتورة لبنى البابلي، رئيس مجلس إدارة الجمعية، وناصر النجار، نائب رئيس مدينة مرسى مطروح، وعدد من الأمهات وذوي الهمم، وذلك بحديقة الغزالة.

شهدت الاحتفالية عددًا من الفقرات الفنية والاستعراضية، وسط فرحة وسعادة الأطفال، كما تم توزيع الهدايا والألعاب وكعك العيد على الأطفال بمناسبة الاحتفال بيوم اليتيم.

ونقل المهندس حسين السنيّني، السكرتير العام المساعد، تحيات اللواء خالد شعيب، محافظ مطروح، وتهنئته لجميع أبنائه وبناته من الأيتام وذوي الهمم بالجمعية، معربًا عن خالص شكره للجمعية وأولياء الأمور، ومتمنيًا لأبنائه من الأيتام وذوي الهمم مزيدًا من الفرحة والسعادة في يوم الاحتفال بهم.

مقالات مشابهة

  • ضبط اثنين من رؤساء مجالس الإدارة السابقين بشركة مياه الشرب بتهمة الرشوة
  • محافظ المنيا يتابع أعمال توسعات محطة مياه الشرب ببنى مزار
  • أم صماء تبتكر طريقة للتواصل مع ابنتها عبر لمسة ذراع .. فيديو
  • قبل الإقبال السياحي| خطة عاجلة لتحسين مياه الشرب بمطروح.. والمحافظ: الصيف لن يفاجئنا
  • رئيس شركة مياه الشرب بالغربية يجتمع بالمهندسين الجدد المكلفين بإدارة المحطات.. صور
  • رئيس مياه القناة: تمكنا من اصلاح الأعطال المفاجئة وإعادة تشغيل الخدمة في وقت قياسي
  • مياه القناة .. إصلاح الأعطال المفاجئة وإعادة تشغيل الخدمة في وقت قياسي
  • كفر الشيخ .. إصلاح كسر مفاجئ في ماسورة مياه الشرب بقرية الشوكة
  • كفر الشيخ .. انتهاء تنفيذ محطتي مياه الشرب بمتبول ودقميرة
  • بعد إصلاح العطل.. عودة ضخ مياه الشرب إلى أهالي مركز سمالوط بالمنيا