حذف نیترات از آب با یک غشاء نانویی ساده‌تر شد

محققان نشان دادند که با استفاده از یک غشاء حاوی نانولوله‌های کربنی و بهره‌گیری از احیاء الکتروکاتالیستی، حذف نیترات از آب ساده‌تر و ارزان‌تر قابل انجام است.

کد خبر: ۱۰۷۶۱۲۵

شنبه - ۳۰ ارديبهشت ۱۴۰۲ / May 20, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان نشان دادند که با استفاده از یک غشاء حاوی نانولوله‌های کربنی و بهره‌گیری از احیاء الکتروکاتالیستی، حذف نیترات از آب ساده‌تر و ارزان‌تر قابل انجام است.

با توجه به تخلیه پساب‌های صنعتی و استفاده نادرست از کود‌های کشاورزی، پیامد‌های منفی نیترات اضافی موجود در آب بر بهره وری و زندگی انسان‌ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. یک تحقیق گسترده در مورد نیاز مبرم و دشواری حذف موثر نیترات، توسط تیمی از محققان از سراسر جهان انجام شده است.

روش‌های مختلفی برای حذف نیترات از آب وجود دارد، از جمله نیترات‌زدایی بیولوژیکی، که از نظر فنی، اقتصادی و به طور گسترده‌ای توسعه یافته است. اما فرآیند‌های بیولوژیکی اغلب به کندی انجام می‌شوند و به راحتی تحت تأثیر عوامل محیطی متغیر مانند دما قرار می‌گیرند.

محققان فناوری الکتروکاتالیستی را به دلیل مقادیر کم مواد شیمیایی لازم، عدم وجود لجن ایجاد شده و سهولت اجرا، به عنوان یک روش بالقوه برای حذف نیترات توصیه کرده‌اند.

برای احیاء الکتروکاتالیستی نیترات، کاتد‌های صفحه‌ای سنتی استفاده می‌شود که اغلب در راکتور‌های صفحه‌ای موازی قرار دارند که در آن‌ها انتقال جرم به شدت محدود می‌شود. در نتیجه، نرخ کلی احیاء نیترات الکتروکاتالیستی کاهش می‌یابد.

غشا‌های الکتروشیمیایی واکنش‌پذیر جدید (REMs) برای احیای نیترات در گذشته توصیه شده‌اند، اما استفاده عملی از آن‌ها به دلیل دشوار‌ی و هزینه‌های آماده‌سازی گران با مشکل مواجه شده است.

محققان دانشگاه ووهان و دانشگاه مینزو در چین یک غشای از جنس نانولوله کربنی اصلاح‌شده با Pd-Cu ساختند که برای احیاء نیترات در یک راکتور الکتروشیمیایی قابل استفاده بوده و این مشکلات را به حداقل می‌رساند.

با توجه به مطالعه آن‌ها، غشایی که با نسبت Pd:Cu ۱:۱ تولید شده، راندمان حذف نیترات و انتخابگری N ۲ نسبتاً بالایی دارد. نتایج این مطالعه در قالب مقاله‌ای با عنوان «احیاء الکتروکاتالیستی نیترات با استفاده از غشا‌های نانولوله کربنی اصلاح‌شده Pd-Cu» به صورت آنلاین در Frontiers of Environmental Science & Engineering منتشر شد.

برای حل مسئله انتقال جرم در حین احیاء نیترات، این تیم تحقیقاتی یک کاتد غشایی نانولوله کربنی اصلاح‌شده با Pd-Cu را بر روی بستر پلی‌وینیلیدین فلوراید (PVDF) ایجاد کردند. احیای نیترات ابتدا با غشا‌های CNT اصلاح شده با Pd-Cu با پتانسیل‌های مختلف از ۲٫۰- تا ۰٫۴- ولت انجام شد تا پتانسیل ایده‌آل برای احیاء الکتروکاتالیستی نیترات در حالت جریان عبوری ایجاد شود. محققان گزارش دادند که یافته‌های ولتامتری اسکن خطی برای غشا‌های CNT در محلول‌های مختلف نشان داد که پتانسیل و زمان ایده‌آل برای کدگذاری Pd و Cu به ترتیب ۰٫۷ ولت و ۵ دقیقه است. محققان دریافتند که غشای تولید شده دارای نسبت Pd:Cu ۱:۱ بوده و دارای گزینش‌پذیری عالی N ۲ و اثربخشی حذف نیترات است.