منوعات

أدلة على نظافة المياه

ويعمل الباحثون في جامعة بيتسبرغ وجامعة دريكسيل في فيلادلفيا، بالإضافة إلى مختبر بروكهافن الوطني، على حل لغز متعدد الأجزاء لجعل علاجات تطهير المياه أكثر استدامة.

ومن الممكن أن تحل تقنيات إنتاج الأوزون الكهروكيميائي القابلة للتطوير لتطهير المياه القذرة ذات يوم محل معالجات الكلور المركزية المستخدمة اليوم، سواء في المدن الحديثة أو القرى النائية. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن EOP على المستوى الجزيئي وكيف يمكن للتقنيات التي تجعله ممكنًا أن تكون فعالة واقتصادية ومستدامة.

نُشر بحثهم مؤخرًا بعنوان “التفاعل بين تآكل المحفز وأنواع الأكسجين التفاعلي المتجانس في إنتاج الأوزون الكهروكيميائي” في المجلة. الحفز ACS. المؤلف الرئيسي هو طالب الدكتوراه في Drexel Rayan Alaufey، مع باحثين متعاونين مع Drexel بما في ذلك الباحث الرئيسي مورين تانغ، الأستاذ المشارك في الهندسة الكيميائية والبيولوجية، وباحث ما بعد الدكتوراه أندرو ليندساي، وطالبة الدكتوراه تانا سيبونروانج، وعزرا وود، أستاذ مشارك في الكيمياء؛ الباحث الرئيسي المشارك جون أ. كيث، الأستاذ المشارك في الهندسة الكيميائية والبترولية، وطالب الدراسات العليا لينجيان تشاو من بيت؛ و تشين وو من بروكهافن.

“يستخدم الناس الكلور لمعالجة مياه الشرب منذ القرن التاسع عشرذ القرن الماضي، لكننا اليوم نفهم بشكل أفضل أن الكلور ليس الخيار الأفضل دائمًا. على سبيل المثال، يمكن لـ EOP توليد الأوزون، وهو جزيء له نفس قوة التطهير التي يتمتع بها الكلور، مباشرة في الماء. وقال كيث، الذي شارك في الدراسة: “على عكس الكلور الذي يظل ثابتًا في الماء، فإن الأوزون الموجود في الماء يتحلل بشكل طبيعي بعد حوالي 20 دقيقة، مما يعني أنه أقل احتمالًا لإيذاء الأشخاص الذين يستهلكون مياه الصنبور، أو الذين يسبحون في حمام السباحة أو ينظفون الجروح في المستشفى”. وهو أيضًا زميل أبحاث آر كيه ميلون في مجال الطاقة في كلية بيت سوانسون للهندسة.

“قد يكون استخدام EOP للتطهير المستدام منطقيًا جدًا في بعض الأسواق، ولكن لتحقيق ذلك تحتاج إلى محفز جيد بما فيه الكفاية، وبما أنه لم يعثر أحد حتى الآن على محفز EOP جيد بما فيه الكفاية، فإن EOP مكلف للغاية ومتعطش للطاقة على نطاق أوسع. اعتقدت وزملائي أنه إذا تمكنا على المستوى الذري من فك تشفير ما الذي يجعل محفز EOP الضعيف يعمل، فقد نكون قادرين على تصميم محفز EOP أفضل.

يعد حل لغز كيفية عمل محفزات EOP أمرًا بالغ الأهمية لفهم كيفية تصميم واحد من أكثر محفزات EOP الواعدة والأقل سمية المعروفة حتى الآن: أكسيد القصدير المشوب بالنيكل والأنتيمون (Ni/Sb-SnO2، أو الناتو).

وهنا، كما يقول كيث، يكمن اللغز: ما هو الدور الذي تلعبه كل ذرة داخل حلف شمال الأطلسي لمساعدة EOP؟ فهل يتشكل الأوزون بطريقة تحفيزية كما نريد، أم أنه يتشكل بسبب تحلل المحفز، ولابد من القيام بعمل مستقبلي لجعل محفزات الناتو أكثر استقراراً؟

والمثير للدهشة أن الباحثين وجدوا أنه ربما كان مزيجًا من الاثنين.

وباستخدام التحليلات الكهروكيميائية التجريبية، وقياس الطيف الكتلي، والنمذجة الحاسوبية لكيمياء الكم، ابتكر الباحثون “سيناريو على المستوى الذري” لشرح كيفية توليد الأوزون باستخدام المحفزات الكهربائية التابعة لحلف شمال الأطلسي. وللمرة الأولى، حددوا أن بعض النيكل الموجود في الناتو ربما كان يتسرب من الأقطاب الكهربائية من خلال التآكل، وأن ذرات النيكل هذه، التي تطفو الآن في المحلول بالقرب من المحفز، يمكن أن تعزز التفاعلات الكيميائية التي من شأنها أن تولد الأوزون في نهاية المطاف.

“إذا أردنا صنع محفز كهربائي أفضل، فنحن بحاجة إلى فهم الأجزاء التي تعمل وأي الأجزاء لا تعمل. عوامل مثل ترشيح أيون المعدن، والتآكل، وتفاعلات طور المحلول يمكن أن تجعل المحفز يبدو وكأنه يعمل بمعنى ما عندما يكون في الواقع أنه يعمل بطريقة أخرى.

وأشار كيث إلى أن تحديد مدى انتشار التآكل والتفاعلات الكيميائية التي تحدث خارج المحفز يعد خطوة مهمة يجب توضيحها قبل أن يتمكن الباحثون الآخرون من متابعة التحسينات في EOP وعمليات التحفيز الكهربائي الأخرى. وفي استنتاجهم، أشاروا إلى أن “تحديد أو دحض وجود مثل هذه القيود التكنولوجية الأساسية سيكون ضروريًا لأي تطبيق مستقبلي لـ EOP وعمليات الأكسدة الكهروكيميائية المتقدمة الأخرى.”

“نحن نعلم أن معالجة المياه الكهروكيميائية تعمل على نطاق صغير، ولكن اكتشاف محفزات أفضل سيأخذها إلى نطاق عالمي. والخطوة التالية هي العثور على مجموعات ذرية جديدة في مواد أكثر مقاومة للتآكل، ولكنها تعزز أيضًا اقتصادًا واقتصادًا قال كيث: “EOP قابلة للحياة بشكل مستدام”.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى