شارك هذا الموضوع

من قلم الرصاص، نتخلص من الرصاص في الماء

  • الكاتب marshoud
  • تاريخ اﻹضافة 2016-10-17
  • مشاهدة 7

Image title

من قلم الرصاص، نتخلص من الرصاص في الماء

لماذا سمي قلم الرصاص بهذا الاسم مع أنه مصنوع من الكربون (الجرافيت)؟ غالبًا لأن لونه رصاصيّ! مارأيكم لو أصبح قلم الرصاص مرتبطًا بعنصر الرصاص نفسه؟ هذا ما سنأتي على ذكره هنا، حيث سنوضح ما تم التوصل إليه مؤخرًاعن إمكانية استخدام مادة مستخرجة من قلم الرصاص في إزالة عنصر الرصاص من الماء.

دعونا نبدأ بمعرفة المادة، لنعرف بعد ذلك كيف يتم استخدامها لذلك الغرض. المادة هي الجرافين،وهي مادة ثنائية الأبعاد تتميز بقدرات عديدة وخارقة، وقد  تم استخلاصها لأول مرة في عام 2004 على يد العالمان جيم ونوفوسيلوف Geim and Novoselov، وذلك عن طريق “تقشير الجرافيت” باستخدام قطع من الاشرطة اللاصقة العادية، عملوا بواسطتها على نزع رقاقات من الجرافيت بشكل متكرر وكانا يحصلان في كل مرة على رقاقات تتألف من طبقات متعددة من الجرافين، من ثم عمد الباحثان إلى ربط القطع المنفصلة من الجرافيت باستخدام مادة السيليكون المتأكسد المستخدم في صناعة أشباه الموصلات ليتمكنا اخيرا من رؤية الجرافين.

هذه قصة الجرافين الذي بدأ بعد ذلك بالدخول في الكثير الكثير من الصناعات والتطبيقات من حولنا! في شتى المجالات ولأغراض مختلفة.

الدراسة التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Nano letters توصلت إلى أن استخدام عدد من مئات الجزيئات من الجرافين، والتي يقل حجم الواحدة فيها عن حجم شعرة إنسان، يمكن أن يمتص المعادن الثقيلة في عملية معالجة المياه العادمة الصناعية. حيث أظهرت النتائج أن هذه الجزيئات قادرة على إزالة 95 % من كمية الرصاص الموجودة في الماء خلال ساعة واحدة فقط. ويمكن إعادة استخدام هذه الجزيئات أكثر من مرة.حيث أن الطريقة بالأساس توفر حلًا لاستهداف ملوثات معينة في المياه العادمة والتخلص منها دون تكوين ملوثات إضافية.

عادة ما توجد الملوثات من المعادن الثقيلة في المياه العادمة نتيجةً للنشاطات الصناعية، ويشمل ذلك صناعة البطاريات والإلكترونيات والتعدين والطلاء الكهربائي. حيث تنتج هذه الصناعات عددًا من المعادن الثقيلة كالرصاص والخارصين والزئبق والكادميوم والكروم، والتي تشكل جميعها خطرًا على صحة الكائنات الحية والبيئة.

تركز الدراسة بشكل خاص على إزالة الرصاص من الماء، والذي يعرف بخطره على صحة الإنسان وبخاصة الأطفال. حيث يمكن أن يتسبب فيتلف الجهاز العصبي عند الأطفال و تأخر النمو وتعطيل تكون وعمل خلايا الدم عندهم، كما يمكن أن يؤثر على حاسة السمع لديهم. ويحصل كل ذلك حتى لو كانت نسبة وجوده ضئيلة جدًا.

وتتم عملية الإزالة عن طريق تصميم ربوتات دقيقة microbot على شكل أسطوانة تتكون من ثلاثة طبقات؛ أما الطبقة الأولى الخارجية فهي من أكسيد الجرافين والذي يتميز بمساحة سطح كبيرة جدًا تساعده على امتصاص الرصاص من الماء، بينما تتكون الطبقة الثانية الوسطى من النيكل (الزنك) حيث تعمل على منح الروبوتات الدقيقة microbot خاصية مغناطيسية مما يجعل حركة هذا الروبوتات الدقيقة microbot قابلةً للتحكم عن طريق حقل مغناطيسي خارجي، فيم تتكون الطبقة الأخير الداخلية من البلاتين الذي يمنح الروبوتات خاصية الدفع الذاتي؛ حيث أنه عند إضافة فوق أكسيد الهيدروجين إلى المياه الملوثة يقوم البلاتين بتفكيكه إلى ماء وأكسجين، ويكون الأكسجين الناتج على شكل فقاعات صغيرة جدًا يقوم الروبوت بإطلاقها من الخلف مما يعمل على دفعه إلى الأمام

:حركة الروبوت في الماء نتيجة خروج فقاعات الأكسجين بعد تحليل فوق أكسيد الهيدروجين

ما يحدث بالتفصيل هو أنه بعد أن يقوم أكسيد الجرافين بامتزاز الرصاص الموجود في الماء على سطحه، ومع استمرار حركة الروبوتات في الماء نتيجة قوة دفع الأكسجين الناتج من تحليل البلاتين لفوق أكسيد الهيدروجين، يتم امتصاص كمية الرصاص الموجودة في الماء (يمكن خفض نسبة الرصاص في الماء من 1000 جزء من مليار إلى 50 جزء من مليار في ساعة واحدة فقط). ليتم بعد ذلك استخدام حقل مغناطيسي خارجي لسحب هذه الروبوتات خارج الماء ووضعها في وسط حامضي حيث يتم فصل أيونات الرصاص. يتم استخدام الروبوتات مرة أخرى بعد إزالة الرصاص، كما يمكن استخدام الرصاص الذي تم الحصول عليه لأي غرض.

يتطلع القائمون على الدراسة إلى تطوير هذه الروبوتات لتستهدف ملوثات أخرى غير الرصاص بالإضافة إلى خفض تكاليف تصنيعها وإنتاج كميات تجارية منها.

آراء الأعضاء

الأوسمة

مواضيع مميزة

انشر مواضيع واحصل على ربح فوري