Օդի և ջրի աղտոտվածության դեմ պայքարելու նորարարական դիզայնով ցածրարժեք նյութ

Ուսումնասիրության արդյունքում ստացվել է նոր նյութ, որը կարող է կլանել օդը և ջուր աղտոտիչներ և կարող է լինել ցածր գնով կայուն այլընտրանք ներկայումս օգտագործվող ակտիվացված ածխածնի համար

Կեղտոտում դարձնում է մեր մոլորակի հող, ջուրօդը և շրջակա միջավայրի այլ բաղադրամասերը կեղտոտ են, անվտանգ և օգտագործման համար ոչ պիտանի: Կեղտոտում առաջանում է բնական միջավայր աղտոտիչ(ներ)ի արհեստական ​​ներմուծմամբ կամ ներթափանցմամբ: Կեղտոտում տարբեր տեսակի է; օրինակ հող կեղտոտում պայմանավորված է հիմնականում կենցաղային թափոններով կամ առևտրային ընկերությունների կողմից աղբով և արդյունաբերական թափոններով: Ջուր կեղտոտում առաջանում է օտար նյութերի ներմուծման ժամանակ ջուր ներառում են քիմիկատներ, կոյուղաջրեր ջուր, թունաքիմիկատներ և պարարտանյութեր կամ սնդիկի նման մետաղներ: Օդի աղտոտվածությունն առաջանում է օդում այրվող վառելիքի մասնիկներից, ինչպես մուրը, որը պարունակում է օդում լողացող միլիոնավոր մանր մասնիկներ: Օդի աղտոտման մեկ այլ տարածված տեսակ վտանգավոր գազերն են, ինչպիսիք են ծծմբի երկօքսիդը, ածխածնի երկօքսիդը, ազոտի օքսիդները և քիմիական գոլորշիները: օդի աղտոտվածություն կարող է նաև ունենալ ջերմոցային գազերի ձև (օրինակ՝ ածխաթթու գազ կամ ծծմբի երկօքսիդ) և նպաստել մեր տաքացմանը մոլորակ ջերմոցային էֆեկտի միջոցով։ Աղտոտման այլ տեսակ է աղմուկի աղտոտումը, երբ ինքնաթիռներից, արդյունաբերությունից կամ այլ աղբյուրներից եկող ձայնը հասնում է վնասակար մակարդակի:

Չնայած շրջակա միջավայրի մաքրման ուղղությամբ վերջին տարիներին ձեռնարկված մեծ ջանքերին, աղտոտվածությունը մնում է հիմնական խնդիր և շարունակում է վտանգել առողջությանը, որն ազդում է 200 միլիոն մարդու վրա ամբողջ աշխարհում: Խնդիրները, անկասկած, ամենամեծն են զարգացող աշխարհում, որտեղ աղտոտման ավանդական աղբյուրները, ինչպիսիք են արդյունաբերական արտանետումները, վատ սանիտարական պայմանները, թափոնների ոչ պատշաճ կառավարումը, աղտոտված են: ջուր Կենսազանգվածի վառելիքից ներսի օդի աղտոտվածության մատակարարումները և ազդեցությունները ազդում են մեծ թվով մարդկանց վրա: Այնուամենայնիվ, նույնիսկ զարգացած երկրներում շրջակա միջավայրի աղտոտվածությունը պահպանվում է, հատկապես հասարակության ավելի աղքատ հատվածների շրջանում: Թեև ռիսկերն ընդհանուր առմամբ ավելի բարձր են զարգացող երկրներում, որտեղ աղքատությունը, տեխնոլոգիաների ընդունման տնտեսական սահմանափակումները և թույլ բնապահպանական օրենքները միավորվում են՝ առաջացնելով բարձր աղտոտվածություն: Այս ռիսկն ավելի է բարդանում անապահով ջուր, վատ սանիտարական պայմաններ, վատ հիգիենա և ներսի օդի աղտոտվածություն: Աղտոտվածությունը վնասակար ազդեցություն ունի չծնված և աճող երեխաների վրա, և քաղցկեղի և այլ հիվանդությունների պատճառով կյանքի տեւողությունը կարող է հասնել 45 տարի: Օդի և ջրի աղտոտվածություն լուռ մարդասպան է և համարվում է, որ դա բացասաբար է ազդում մեր վրա մոլորակ և իր հերթին մարդկությունը: Օդը, որը մենք շնչում ենք, ունի շատ հստակ քիմիական բաղադրություն, որը կազմում է ազոտի, թթվածնի, ջրի գոլորշու և իներտ գազերի 99 տոկոսը: Օդի աղտոտվածությունը տեղի է ունենում այն ​​ժամանակ, երբ այնպիսի բաներ, որոնք սովորաբար օդում չեն ավելացվում: Օդում հայտնաբերված պինդ մասնիկներն ու հեղուկ կաթիլները, որոնք արտանետվում են էլեկտրակայաններից, արդյունաբերությունից, ավտոմեքենաներից և հրդեհներից, այժմ ամենուր տարածված են քաղաքներում և նույնիսկ արվարձաններում: Նաև միլիոնավոր տոննա արդյունաբերական կեղտաջրեր են արտանետվում աշխարհ ջրերը ամեն տարի. Ե՛վ մասնիկները, և՛ ներկանյութերը խիստ թունավոր են շրջակա միջավայրի, էկոհամակարգի և մարդկության համար:

Տարբեր մեթոդներ և ընթացակարգեր սովորաբար օգտագործվում են օդի դեմ պայքարելու համար ջուր աղտոտումը, ներառյալ ֆիլտրացումը, իոնափոխանակությունը, կոագուլյացիա, տարրալուծում, կլանումը և այլն, և այս մեթոդներից յուրաքանչյուրը ցույց է տալիս հաջողության տարբեր տեմպեր: Համեմատության դեպքում ադսորբցիան ​​համարվում է առավել իրագործելի, քանի որ այն պարզ է, հեշտ է գործել, ունի բարձր արդյունավետություն, օգտագործման հարմարավետություն և այլն: ջուր, ակտիվացված ածխածինը ամենաշատ օգտագործվող կլանիչն է: Նաև կոչվում է ակտիվացված փայտածուխ, սա ածխածնի ձև է, որը մշակվում է փոքր, ցածր ծավալով ծակոտիներ ունենալու համար, որոնք մեծացնում են կլանման կամ քիմիական ռեակցիաների համար հասանելի մակերեսը: Փաստորեն, ակտիվացված ածխածինը ոսկե ստանդարտ է adsorbents-ում: Ածխածինը բնական կապ ունի օրգանական աղտոտիչներ, ինչպիսիք են բենզինը, որոնք կապվում են դրա մակերեսին: Եթե ​​դուք «ակտիվացնեք» ածխածինը, այսինքն՝ այն գոլորշիացնեք 1,800 աստիճանով, ապա ձևավորվում են փոքրիկ ծակոտիներ և գրպաններ, որոնք մեծացնում են դրա մակերեսը: Թունաքիմիկատները, քլորոֆորմը և այլ աղտոտիչներ սահում են այս մեղրախիսխի անցքերի մեջ և ամուր պահվում: Բացի այդ, ածխածինը ջրի մեջ չի մնում, երբ այն մանրակրկիտ մշակվի: Զարգացող երկրներում, ինչպիսիք են Չինաստանը և Հնդկաստանը, ջրի մաքրման կայանները սովորաբար օգտագործում են ակտիվացված ածխածին: Նմանապես, ակտիվացված ածխածինը ունի հատուկ հատկություններ, որոնք օգնում են հեռացնել ցնդող միացությունները, հոտերը և այլ գազային աղտոտիչները օդից: Այն աշխատում է բավականին պարզ: Ակտիվացված ածխածնի մի քանի բացասական կողմեր ​​կան, առաջին հերթին այն շատ թանկ է և ունի շատ կարճ պահպանման ժամկետ, քանի որ այն կարող է օգտագործվել միայն մինչև ծակոտիները լցվեն, ինչի պատճառով դուք պետք է ժամանակ առ ժամանակ փոխեք ֆիլտրը: Ակտիվացված ածխածինը նույնպես դժվար է վերականգնվել, և դրա արդյունավետությունը ժամանակի ընթացքում նվազում է: Դրանք արդյունավետ չեն այն աղտոտիչները հեռացնելու համար, որոնք կամ չեն ձգվում ածխածիններով կամ պաթոգեն բակտերիաներով և վիրուսներով:

Տնտեսական և կայուն այլընտրանք

-Ին հրապարակված վերջին ուսումնասիրության մեջ Սահմանները քիմիայումՀետազոտողները ստեղծել են մատչելի էժան և կայուն նյութ օդի և ջրի աղտոտվածության դեմ պայքարելու համար: Այս նոր «կանաչ» ծակոտկեն նյութը արտադրվում է պինդ թափոններից և առատորեն օրգանական բնական պոլիմերները շատ խոստումնալից տեսք ունեն կեղտաջրերի և օդի մեջ աղտոտող նյութերի կլանման առումով, երբ համեմատվում են ակտիվացված ածխածնի հետ և պիտակվում են որպես «տնտեսական այլընտրանք»: Այս նոր «կանաչ» ադսորբենտը բնական առատ հումքի համադրություն է՝ պոլիսախարիդ, որը կոչվում է նատրիումի ալգինատ, որը կարելի է արդյունահանել ջրիմուռներից և ջրիմուռներից՝ արդյունաբերական արտադրանքի հետ՝ սիլիցիումի գոլորշիով (սիլիկոնային մետաղի համաձուլվածքի վերամշակման արտադրանք): Այն շատ հեշտությամբ սինթեզվեց և համախմբվեց ալգինատի դոնդողացնող հատկությունների և նատրիումի բիկարբոնատով վերահսկվող ծակոտկենության տարրալուծման միջոցով ցածր ջերմաստիճաններում՝ տարբեր մասշտաբների երկարություններում: Կեղտաջրերի աղտոտվածության փորձարկման համար որպես մոդելային աղտոտիչ օգտագործվել է կապույտ ներկ: Երևաց, որ նոր հիբրիդային նյութը մոտ 94 տոկոս արդյունավետությամբ ներծծում և հեռացնում է ներկը, ինչը շատ հուսադրող էր։ Այս ներկի նույնիսկ շատ բարձր կոնցենտրացիաները հանվել են: Այս նյութը դրսևորեց դիզելային արտանետվող գազերի մասնիկները թակարդելու խրախուսական հնարավորություններ: Իտալիայի Բրեշիայի համալսարանի դոկտոր Էլզա Բոնթեմպիի ղեկավարած ուսումնասիրությունը եզրակացնում է, որ այս նյութը կարողացել է շատ արդյունավետ կերպով փոխարինել ակտիվացված ածխածինը՝ օդում մանր մասնիկները և նաև օդում մանր մասնիկները գրավելու ունակությամբ։ օրգանական կեղտաջրերի աղտոտիչները՝ այդպիսով նվազեցնելով աղտոտվածությունը:

Սա հետաքրքիր աշխատանք է, քանի որ այս նոր նյութը արտադրվում է շատ նորարարական և էժան եղանակով բնական առատ պոլիմերներից և արդյունաբերական թափոններից, որոնք, այնուամենայնիվ, միշտ դեն են նետվում: Այս նոր նյութը կոչվում է «օրգանական-անօրգանական հիբրիդը ոչ միայն էժան է, այլև կայուն և վերականգնվող է և կարող է իրականում տեղաշարժել ակտիվացված ածխածինը և դառնալ նախընտրելի ընտրություն: Այն նույնիսկ ավելի քիչ էներգիա էր սպառում, երբ արտադրվում էր («մարմնավորված» էներգիա) և այդպիսով թողնում է շատ ավելի ցածր ածխածնի հետք: Այս նյութը նաև ինքնակայուն է և չի պահանջում ջերմային մշակում բարձր ջերմաստիճաններում, ինչպես նաև կարող է մեծացվել տարբեր փորձերի համար: Ընթացիկ փորձարկումները ցույց են տալիս, որ այն կարող է պահպանվել շրջակա միջավայրի պայմաններում, և ժամանակի ընթացքում այն ​​միայն ավելի կայուն է դառնում՝ չնվաստացնելով ընդհանրապես: Այսպիսով, այն շատ բազմակողմանի է և կարող է լայն կիրառություն ունենալ օդի և ջրի զտման մեջ: Սա հսկայական հույս է առաջացնում օդի և ջրի աղտոտվածության դեմ պայքարելու և մայր երկրագնդի, ինչպես նաև մարդկության պաշտպանության համար:

***

{Դուք կարող եք կարդալ հետազոտական ​​հոդվածի բնօրինակը` սեղմելով ներքևում նշված DOI հղումը` մեջբերված աղբյուրների ցանկում:}

Աղբյուրը (ներ)

Zanoletti A et al. 2019. Նոր ծակոտկեն հիբրիդային նյութ՝ ստացված սիլիցիումի գոլորշից և ալգինատից՝ աղտոտիչների կայուն նվազեցման համար: Սահմանները քիմիայում: 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060