حذف آرسنیک

 

کشف برهم‌کنش‌های مغناطیسی غیرمنتظره بین نقاط بسیار کوچک زنگ (rust)، دانشمندان مرکز فناوری نانو (CBEN) در دانشگاه رایس را به سمت توسعه یکفناوری کم هزینه و جالب برای پاکسازی آرسنیک از آب آشامیدنی هدایت کرده است. اینفناوری میلیون‌ها نفر در هند، بنگلادش و دیگر کشورهای در حال توسعه که در آنهاهزاران مورد آلاینده‌های آرسنیکی به چاه‌های آب وارد می‌شود، را امیدوار کردهاست.
ویکی کلوین مدیر این پروژه معتقد است که آلودگی آرسنیک در آب آشامیدنی یک معضلجهانی است، راه‌های مختلفی برای زدودن آن وجود دارد ولی برای این کاردستگاه‌های وسیع و پمپ‌های فشار بالا که با انرژی برق کار می‌کنند، موردنیاز است. راه‌حل پیشنهادی این گروه ساده و بی‌نیاز از الکتریسیته است. هرچند نانوذرات استفاده شده در این روش گران‌ قیمت هستند، اما آنها در حالکار بر روی روشی برای تولید آنها هستند که در آن از زنگ (rust) و روغنزیتون استفاده می‌شود و هیچ امکانات بیشتری جز یک اجاق گاز نیاز ندارد.
فناوریCBEN مبتنی بر یک برهم‌کنش مغناطیسی جدید کشف شده‌ای است که بین ذراتبسیار ریز زنگ که از ویروس کوچکتر هستند، اتفاق می‌افتد.کلوینمی‌گوید: در ابتدا تصور می‌شد این ذرات مغناطیسی کوچک با یک میدان مغناطیسی قویبرهم‌کنش نشان دهند. به دلیل این که قبلا چگونگی ساخت این ذرات دراندازه‌های مختلف را یافته بودیم، ما تصمیم گرفتیم بر روی بزرگی میدانمغناطیسی مورد نیاز جهت بیرون کشیدن این ذرات از سوسپانسیون تحقیق کنیم. نتیجه کار شگفت‌انگیز بود زیرا نیروی الکترومغناطیسی بزرگی برای به حرکتدرآوردن نانوذرات لازم نبود و در بسیاری از موارد یک آهن‌ربای دستی هم مشکلرا حل می‌کرد.
آزمایشات با استفاده از نمونه‌های خالص از ذرات اکسیدآهن هم اندازه در آب به شکل سوسپانسیون انجام شد. یک میدان مغناطیسی جهتوارد کردن فشار به ذرات برای خارج شدن از محلول مورد استفاده قرار گرفت کهدر نهایت آب خالص باقی ماند. تیمکلوینذرات ریز را بعد از زدودن از آبمورد اندازه‌گیری قرار دادند و توضیح شفافی را ارائه دادند: ذرات بعد ازاعمال میدان مغناطیسی به هم دیگر نچسبیده بودند.کلوین، معتقد است شواهدآزمایشگاهی بیانگر برهم‌کنش مغناطیسی بین خود نانوذرات است.

نتلسون داگ یکی از این محققان معتقد است که با کاهش اندازه ذره، نیروی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن آن به شدت کاهش می‌یابد و مدل‌های قدیمی که پیش‌بینی می‌کردند میدان مغناطیسی بزرگی برای خارج کردن این ذرات مورد نیاز است، باید تصحیح گردد.
نتلسون، معتقد است که در این جا نانوذرات بر هم نیرو وارد می‌کنند. در این حالت یک آهن‌ربای دستی فشار بر نانوذرات را به آرامی آغاز می‌کند و حرکت آنها را موجب می‌شود این نانوذرات به طور مؤثری روی هم تأثیر گذاشته و یکدیگر را به بیرون آب هل می‌دهند. کلوین می‌گوید: این ویژگی‌ مثالی دیگر از برهم‌کنش‌های منحصر به فردی است که ما در مقیاس نانو شاهد هستیم.

به دلیل خاصیت معروف آهن در متصل شدن به آرسنیک، گروه کلوین آزمایشات روی آب آلوده به آرسنیک را تکرار کردند و دریافتند که ذرات آهن، مقدار آرسنیک در آب آلوده را تا زیر سطح EPA برای آب آشامیدنی آمریکا، کاهش می‌دهد.

گروه کلوین همکاری با محققانی از گروه میسون تامسون از دانشگاه رایس در بخش مهندسی شهری و محیط زیست، را آغاز کردند تا فناوری زدایش آرسنیک را توسعه دهند. محاسبات اولیه تامسون و کلوین نشان داد که این روش می‌تواند در جاهایی که فناوری تصفیه آب به شکل‌های متداول امکان‌پذیر نیست، انجام شود. با توجه به این که مواد شروع کننده برای تولید نانوزنگ ارزان هستند، هزینه این مواد در صورت تولید صنعتی آنها کم است. مواد خام اولیه زنگ و اسیدهای چرب هستند که اسیدهای چرب را می‌توان از روغن زیتون یا نارگیل تهیه کرد