نانو جاذب‌های مغناطیسی؛ روش جدید تصفیه آب

می‌دانیم بیش از سه‌‌چهارم سطح کره زمین را آب پوشانده ‌است. بیش از 97 درصد از این آب در اقیانوس‌ها و دریاها وجود دارد و تنها حدود ۸‌‌/‌‌۲ درصد از آب‌های موجود قابل‌شرب است؛ به این ترتیب مقدار قابل‌توجهی از آب‌، غیرقابل دسترس‌ است. از سوی دیگر همین مقادیر بسیار کم و منابع محدود آب شیرین قابل دسترس نیز در معرض انواع آلودگی‌های صنعتی، میکروبی و شیمیایی قرار‌دارد. به همین سبب، بشر به دنبال شیوه‌های نوینی برای تصفیه و تبدیل آب آلوده به آب قابل شرب است.

بتازگی محققان دانشگاه استنفورد آمریکا موفق شده‌اند با بهره‌گیری از نانو‌جاذب‌های مغناطیسی، شیوه نوینی برای تصفیه سریع آب ابداع کنند که می‌تواند در مدتی بسیار کوتاه، آلوده‌ترین آب‌ها را تا 9/99 درصد تصفیه کند. در این روش، کارشناسان نانو ذراتی را که دارای هسته مغناطیسی هستند به عنوان ماده اصلی تصفیه‌کننده مورد استفاده قرار می‌دهند. پس از عمل تصفیه و جذب تمام آلودگی‌ها، نوبت جداسازی این ذرات می‌رسد. در این مرحله برخلاف روش‌های قدیمی می‌توان با به‌کارگیری نیروی‌مغناطیسی تمام نانو جاذب‌ها را به طور کامل از آب خارج کرد.

این نانو ذرات ظاهری دیسک مانند دارند که با شناور شدن در آب، مواد آلاینده و باکتری‌ها را به طور تصادفی جذب می‌کنند. پس از جذب آلودگی در این نانو جاذب‌ها، باید آنها را نیز از آب جدا کرد؛ اینجاست که هسته مغناطیسی به کار آمده و جذب حداکثری این تصفیه‌کننده‌های بسیار کوچک را میسر می‌سازد؛ البته این روش چندان نوین نیست و پیشتر در تولیدات صنعتی وجود دارد. در گذشته از ریز ذراتی از جنس اکسید آهن استفاده می‌شد، اما نتیجه کار بخوبی روش تازه محققان دانشگاه استنفورد نبود؛ زیرا اکسید آهن نسبت به نیروی مغناطیسی واکنش خوبی نمی‌داد و بسیاری از ریز مواد در آب باقی می‌ماند؛ موردی که برای سلامت، مخاطراتی را در پی داشت.

در روش جدید، از نانو ذراتی با دو لایه مغناطیسی استفاده می‌شود که نسبت به یکدیگر واکنشی ندارد، در حالی که سرانجام بسادگی قابل فیلتر و جداسازی از آب است. به این ترتیب نتیجه کار بشدت واکنش‌گراتر از نمونه‌های پیشین است. البته با توجه به نوع آلودگی آب، روی این دو لایه مغناطیسی، لایه بیرونی دیگری از جنس اکسید نقره یا تیتانیوم کشیده می‌شود.

در یک آزمایش علمی، محققان توانستند با استفاده از دوز 17 به میلیون از نانو جاذب‌هایی با روکش نقره، ظرف آبی را که به باکتری اشریشیا کلی (یا E.coli) آلوده شده بود در مدت 20 دقیقه به طور 9/99 درصد تصفیه کنند. 5 دقیقه بعد، با استفاده از نیروی مغناطیس دائم، تمام نانو ذرات جادویی نیز از آب استحصال‌ شد. این در حالی است که در روش قدیمی، پس از تصفیه، ریز ذرات اکسید آهن به طور کامل از آب جدا‌نمی‌شدند. برای نمونه در آزمایشی مشابه، کارشناسان توانستند پس از تصفیه آب، در 5 دقیقه تنها 20 درصد از ریز ذرات اکسید‌آهن را جدا‌کنند و پس از گذشت 20 دقیقه نیز همچنان مقادیر بسیار زیادی از آن در آب مانده بودند، نتیجه‌ای که به هیچ وجه قابل قبول نیست.

این کارشناسان اکنون در حال تولید نانو جاذب‌هایی با روکش‌های گوناگون هستند تا آنها را روی انواع آلودگی‌ها بیازمایند. آنها ابعاد ریز جاذب‌ها را افزایش داده‌اند تا برای جذب برخی آلودگی‌ها مناسب باشد. هدف نهایی این تحقیقات دستیابی به فرمولی جادویی برای تصفیه بهینه انواع آلودگی‌های آب است تا با تولید کیتی ساده بتوان مردمی را که در مناطق کمتر توسعه‌یافته هستند و از منابع آلوده آب استفاده می‌کنند، نجات داد. بیایید با دقت و توجه بیشتر در مصرف بهینه آب، حق حیات را به همه مردم هدیه دهیم.

حسین ملک‌محمدی

منابع: فیوچرتی، دانشگاه استنفورد، ساینس