ابداع نوعی هیدروژل از گیاه «لیف» برای تصفیه آب

پژوهشگران دانشگاه« پرینستون» با استفاده از گیاه« لیف»، نوعی هیدروژل ابداع کرده اند که می تواند آب را به صورت کارآمد تصفیه کند.

به گزارش ایسنا به نقل از نیو اطلس، اگرچه پیشتر سیستم هایی را دیده ایم که از نور خورشید برای تصفیه آب آلوده استفاده می کنند، اما خروجی آنها اغلب بسیار محدود است. یک هیدروژل جدید که در ساخت آن از گیاه «لیف» یا «لوفا» (Luffa) الهام گرفته شده است، از نور خورشید برای تصفیه یک مرتبه مقدار زيادي آب استفاده می کند. خروجی این تصفیه به اندازه ای است که نیاز روزانه را برآورده کند.

سیستم های خورشیدی ثابت موجود، از نور خورشید (Sunlight) برای گرم کردن آب کثیف تا اندازه ای استفاده می کنند که تبخیر آب آغاز شود. بخار آب بدون آلاینده، روی سطحی درون دستگاه جمع می شود و سپس، در مخزن جمع آوری می ریزد. این یک راه اندازی هوشمندانه است؛ اما فقط تا زمانی که خورشید می درخشد، آب آشامیدنی تولید می کند و حتی در اینصورت نیز این فرآیند، کند است.

موادی که با عنوان هیدروژل های واکنش دهنده به دما شناخته می شوند ، یک جایگزین را ارائه می دهند؛ زیرا آب کثیف را در دمای سرد خیس می کنند و سپس آنرا پس از گرم شدن، به شکل خالص بیرون می ریزند. «رادنی پریستلی» (Rodney Priestley)، «ژیاوهو ژو» (Xiaohui Xu) و همکاران آن ها در «دانشگاه پرینستون» (Princeton University) گفتند:منافذ بسته چنین ژل هایی اجازه نمی دهند که آب به اندازه کافی سریع تصفیه شود تا بتواند نیازهای بیشتر مردم را برآورده کند.

با در نظر گرفتن این محدودیت، پژوهشگران تصمیم گرفتند طرح اسفنج طبیعی لیف را تکرار کنند.

آن ها با استفاده از مخلوط آب/گلیکول بعنوان یک محیط پلیمریزاسیون منحصربه فرد، تولید هیدروژل «PNIPAm» با منافذ باز و بزرگ مورد نظر را آغاز کردند. سپس، منافذ داخلی ژل را با دو پلیمر «پلی دوپامین» (PDA) و «پلی سولفوبتائین متاکریلات» (PSMBA) پوشاندند.

ماده به دست آمده، آب آلوده را در دمای اتاق قرار داد، سپس ۷۰ درصد از آن آب را در مدت ۱۰ دقیقه با گرم شدن توسط نور خورشید شبيه سازي شده آزاد کرد. این سرعت چهار برابر بیشتر از یک هیدروژل پیشین با منافذ بسته بود. علاوه‌براین، حتی در شرایط نوری که آسمان نیمه ابری را شبیه سازی می کند، ژل لیف همچنان مقدار مشابهی از آب را در عرض ۱۵ تا ۲۰ دقیقه آزاد می کند.

ژو گفت: هیدروژل در دماهای سرد، آب دوست (جاذب آب) است، اما وقتی در معرض گرما قرار می گیرد، آب گریز( دافع آب) می شود. آلاینده هایی مانند رنگ های آلی که در بررسی های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرند، همراه با آب در معرض دماهای سرد به داخل کشیده می شوند ، اما چون مولکول های آن ها به ژل می چسبند، وقتی آب در دمای گرم تر آزاد می شود، دفع نمی شوند. قطرات آلودگی در وهله اول به داخل کشیده نمی شوند؛ زیرا ژل آب دوست، آن ها را رد می کند.

در بررسی های آزمایشگاهی، هیدروژل لیف نیز با موفقیت برای حذف آلاینده هایی مانند میکروپلاستیک ها و فلزات سنگین استفاده شد. از طریق دو چرخه تصفیه، این ماده توانست آلودگی را از حدود ۴۰ قسمت در میلیون به کمتر از ۰.۰۷ قسمت در میلیون کاهش دهد که اندازه مجاز برای آب آشامیدنی است.

ژو گفت که هیدروژل لیف را میتوان به واسطه شستشو با اسید رقیق شده یا اتانول دوباره استفاده کرد.

این پژوهش در مجله «ACS Central Science» به چاپ رسید.