پژوهشگران کشور با انجام پروژه‌ای موفق به حذف فلزات سنگین از آب با استفاده از ماسه‌ اصلاح شده با اکسید گرافن و نقاط کوانتومی گرافن شدند.

به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، وجود فلزات سنگینی همچون جیوه، سرب، کادمیوم، آرسنیک، مس در آب های جاری و پساب کارخانه های صنعتی چالشی بزرگ و خطری جدی برای سلامت انسان‌ها و سایر جانداران به حساب می‌آید. از طرفی دیگر کمبود منابع آبی و نرخ افزایش جمعیت یکی از مهمترین چالش های بشر در سال های آینده بشمار می رود. از این رو تصفیه آب های آلوده یکی مهمترین اهداف دانشمندان در هزاره سوم محسوب می شود. علاوه بر اهمیت زیست محیطی تصفیه آب از وجود فلزات سنگین، ارزش اقتصادی تصفیه آب نیز بسیار بالا بوده و می تواند یکی از مهمترین اهداف تحقیقاتی بشمار رود.

با توجه به اهمیت این مسئله طرحی با عنوان " حذف فلزات سنگین از آب با استفاده از ماسه‌ اصلاح شده با اکسید گرافن و نقاط کوانتومی گرافن: کاربرد در تصفیه‌ی صنعتی آب" توسط پژوهشگران دانشگاه شهید مدنی آذربایجان و با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی انجام شد تا در زمینه تولید دانش فنی، تولید نمونه محصول و ارائه خدمات بررسی شود.

بر اساس این گزارش، گرافن یکی از آلوتروپ های کربن بوده که در آن صفحات گرافیت از همدیگر باز شده و به صورت تک ورقه های گرافیت معروف است. این ماده یکی از ایده آل ترین جاذب ها برای حذف فلزات سنگین به شمار می رود، زیرا دارای نسبت سطح به حجم بسیار بالایی بوده و دارای کارآیی زیادی در فرآیند جذب است. اما به خاطر هزینه های زیاد تولید و همچنین حالت فیزیکی گرافن (پودری شکل)، تولید جاذب های تجاری بر اساس آن توسعه چندانی پیدا نکرده است.

صفحات کوچک گرافن (نقاط کوانتومی گرافن) که برای اولین بار در سطح کشور توسط همین گروه تحقیقاتی سنتز و مورد استفاده قرار گرفته است. دارای خواص فیزیکوشیمیایی بهتری نسبت به گرافن بوده و دارای پتانسیل تجاری سازی و کاربردهای صنعتی بسیار بالایی است.

در این کار پژوهشی، گرافن اکسید و نقاط کوانتومی گرافن با استفاده از روش های شیمیایی و هیدروترمال بر روی ذرات یکنواخت ماسه تثبیت می شود. در ادامه، پایداری ماسه اصلاح شده با گرافن اکسید و نقاط کوانتومی گرافن مورد بررسی قرار گرفت و جاذب تهیه شده به عنوان جاذبی تجاری در تصفیه آب مورد استفاده قرار گرفت.

فاکتورهایی که در این کار پژوهشی مورد مطالعه قرار گرفت شامل: بهینه سازی های دمایی، زمان مناسب برای تثبیت مواد کربنی، بررسی مورفولوژی ماسه اصلاح شده، بررسی حذف فلزات سنگین با روش های الکتروشیمیایی و جذب اتمی، بکارگیری ماسه هایی با دانه بندی های متفاوت، بررسی کارآیی جاذب نهایی در مقایسه با جاذب های تجاری موجود در بازار و در نهایت بکارگیری این جاذب برای تصفیه آب های مختلف از جمله آب دریا، آب رودخانه و آب خروجی از واحدهای تولیدی و صنعتی است.

حضور ماسه به عنوان بستری ارزان قیمت در کنار گرافن اکسید و نقاط کوانتومی گرافن که جاذب هایی ایده آل محسوب می-شود، و همچنین هزینه پایین تولید، محصولی کاملاً تجاری و با کارآیی بالا در حذف فلزات سنگین شد. در نتیجه می توان فلزات سنگینی مانند جیوه، سرب، کادمیوم، آرسنیک، مس را در اشل صنعتی از آب حذف کرد.