ابتكار تقنية جديدة لتنقية المياه من الملوثات

يُعد توفير المياه النظيفة أحد أهم تحديات العصر، كما يُعد الكروم سداسي التكافؤ أحد أسباب تلوث مصادر المياه في جميع أنحاء العالم.

لذا، قام فريق من الكيميائيين في كلية الهندسة الفيدرالية بمدينة “لوزان” السويسرية بتطوير عمليات فعالة لإزالة الملوثات التي يسببها الكروم سداسي التكافؤ من الماء.

وتشير نتائج الدراسة، التي نشرتها دورية “جورنال أوف ماتيريالس كميستري أ” (Journal of Materials Chemistry A)، إلى أن الكروم سداسي التكافؤ شديد السُّمِّيَّة، خاصةً عند استنشاقه أو ابتلاعه، ويتم تنظيم استخدامه في أوروبا والعديد من البلدان حول العالم؛ إذ يُعتقد أنه سام للجينات، يؤثر سلبًا على سلامة الخلية، ويؤدي إلى تلف الحمض النووي وتكوين أورام سرطانية.

ويمتاز أيون الكروم سداسي التكافؤ بمقاومة عالية جدًّا للتآكل، ولذلك يُستخدم في كثير من الصناعات. ويدخل 45% من إنتاجه العالمي في صناعة السبائك، و40% في العمليات الإنشائية، و15% في الأغراض الكيميائية الأخرى.

تقول ويندي كوين -الباحثة في مختبر المواد الوظيفية، التابع لكلية الهندسة الفيدرالية، والمؤلفة الرئيسية للدراسة- في تصريحات لـ”للعلم”: إن تطوير عمليات فعالة قادرة على إزالة ملوِّثات المياه بسرعة يؤدي دورًا مهمًّا في الجهود المبذولة لتحسين صحة الإنسان والحفاظ على البيئة على مستوى العالم.

تعمل كوين وزملاؤها على تطوير مواد شبيهة بالإسفنج، يمكنها جمع مواد معينة من المحلول. وهذه المواد هي في الواقع بلورات تسمى الأطر المعدنية العضوية (MFO)، ويعمل العلماء على تكييف هذه الهياكل البلورية لالتقاط مادة معينة.

والأطر المعدنية العضوية (MFO) هي فئة من المواد التي تعتمد على ربط اللبنات العضوية وغير العضوية لتشكيل بنى هيكلية مسامية تشبه الشبكة.

تضيف “كوين”: هذه البلورات مصنوعة من أيونات المعادن والجزيئات العضوية التي تربط المعادن معًا، والعمليات التي استخدمها الباحثون لتنقية المياه هي التبادل الأيوني. ونحن نحاول أيضًا صنع مواد ذات قدرات عالية لإزالة الملوثات السامة، بحيث تعمل لفترات طويلة بدلًا من الاضطرار إلى تجديدها بشكل متكرر.

يوضح الباحثون أن “هناك العديد من الأعمال التي تركز على استخراج الرصاص والزئبق والذهب والآن الكروم. وعلى سبيل المثال، أظهر الباحثون، قبل عدة أشهر، أنه يمكن استخراج الذهب بشكل انتقائي من النفايات الصناعية والنفايات الإلكترونية ونفايات الصرف الصحي ومياه البحر ومياه النهر”.

ووفق “كوين”، فقد أظهر العلماء في السابق أن موادهم يمكن أن تمتص المواد الأخرى المذابة في المحلول بكفاءة، مثل الذهب والزئبق والرصاص. فعلى سبيل المثال، يمتص جرام واحد من الأطر المعدنية MFO حوالي جرام واحد من الذهب.

وأظهر الباحثون أن الأطر العضوية المعدنية يمكنها استخراج حوالي 208 ملليجرامات من الكروم السداسي التكافؤ لكل جرام من بلورات الأطر المعدنية.

تقول “كوين”: الشيء العظيم في الإسفنج الذي توصلنا إليه هو أنه وسيلة سهلة ورخيصة نسبيًّا. والخطوة التالية هي اختبار الإسفنج على نطاق أوسع، وهناك حاجة إلى مزيد من التطورات من أجل تطبيق تقنية تطهير المياه خارج المختبر.

المصدر