تولید آب شیرین + حذف میکروپلاستیک

در 19 جولای 2024، دانشمندان چینی یک نتیجه تحقیقاتی در مورد حذف میکروپلاستیک ها از آب از طریق یک پلت فرم تبخیر خورشیدی بین سطحی کارآمد (ISEP) در مجله Nature Communications منتشر کردند. پلت فرم تبخیر می تواند میکروپلاستیک ها را از آب جدا کند در حالی که آب شیرین تولید می کند.

نتایج تحقیق در مجله Nature Communiations منتشر شد.

سکوی تبخیر آب اساس تولید آب شیرین است. انرژی نور را به انرژی گرمایی تبدیل می کند، تبخیر آب را ترویج می کند و به اثر کاهش غلظت یون در آب دست می یابد.

در طول آزمایش، محققان از نمد کربن تجاری به عنوان ماده پایه برای آماده سازی سکوی تبخیر آب استفاده کردند. نمد کربن یک ماده سه بعدی با راندمان تبدیل فتوترمال بالا و ساختار متخلخل آبدوست است. این ماده می تواند انرژی خورشیدی جذب شده را به انرژی گرمایی تبدیل کند. ساختار متخلخل آن انتقال و تبخیر سریع آب را تسهیل می کند و راندمان تولید آب شیرین را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

نتایج تجربی نشان می‌دهد که نرخ تبخیر سکوی سه بعدی تبخیر خورشیدی (3D-ISEP) در شدت روشنایی 1 خورشید 2.10 کیلوگرم (در هر متر مربع در ساعت) است که 4.5 برابر نرخ تبخیر آب خالص است. و عملکرد تبخیر پایدار را در محلول‌های مختلف نشان می‌دهد (مقادیر pH مختلف، غلظت‌ها و اندازه‌های میکروپلاستیک).

الف نمودار دستگاه تبخیر آب و تصویر مادون قرمز؛ ب نمودار رابطه جرم و زمان تبخیر آب؛ ج نمودار نرخ تبخیر آب مواد مختلف؛ د تعداد میکروپلاستیک ها در نمونه های مختلف آب؛ ه. تصاویر میکروسکوپی از آب دریا و آب غلیظ. f. تصویر میکروسکوپی کانفوکال رامان درجا. g. نمودار طیف رامان

محققان پلی اتیلن ایمین (PEI) را از طریق روش پیوند روی سطح نمد کربن بارگذاری کردند تا ماده کامپوزیتی "نمد کربن-پلی اتیلن ایمین (CP-PEI)" را تهیه کنند. پلی اتیلن آمین حاوی گروه های آمینه فراوان است و ظرفیت جذب خوبی برای میکروپلاستیک ها دارد که به ماده کامپوزیت توانایی حذف میکروپلاستیک ها در آب را می دهد.

نتایج تجربی نشان می‌دهد که سکوی تبخیر آب ساخته شده با مواد کامپوزیتی "کربن نمدی-پلی اتیلن ایمین (CP-PEI)" می‌تواند پس از 6 ساعت زیر 1 نور خورشید به سرعت حذف میکروپلاستیک 100٪ دست یابد. حتی در یک محیط تاریک، پلت فرم تبخیر آب هنوز دارای نرخ حذف میکروپلاستیک 18٪ است.

الف طیف مرئی UV؛ ب نمودار مکانیسم حذف میکروپلاستیک پلت فرم تبخیر خورشیدی؛ ج سرعت حذف میکروپلاستیک شبیه سازی شده توسط COMSOL. د رابطه بین میکروپلاستیک با غلظت های مختلف و سرعت حذف. ه. ارتباط بین میکروپلاستیک‌ها با مقادیر مختلف pH و سرعت حذف. f. رابطه بین انواع مختلف میکروپلاستیک ها و میزان حذف. g. تصاویر میکروسکوپی میکروپلاستیک ها در محلول های آبی در زمان های مختلف

در پاسخ به مشکلات دوگانه کمبود آب شیرین و آلودگی منابع آب توسط میکروپلاستیک ها، پلت فرم تبخیر آب خورشیدی طراحی شده توسط محققان یک راه حل "برد-برد" ارائه می دهد. در یک محیط واقعی آب دریا، پلت فرم تبخیر خورشیدی نه تنها می تواند به طور موثر میکروپلاستیک ها و ذرات موجود در آب دریا را حذف کند، بلکه غلظت یون را نیز به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. آب تغلیظ شده تهیه شده توسط آن می تواند استانداردهای آب آشامیدنی مربوطه را در دنیا رعایت کند.

میکروپلاستیک ها به یکی از چهار آلاینده جدید تبدیل شده اند که توجه گسترده بین المللی را به خود جلب کرده است. تجمع آنها در آب نه تنها باعث آلودگی شدید محیط زیست می شود، بلکه بدن ما را به طور مزمن مسموم می کند. حذف میکروپلاستیک ها در آب قریب الوقوع است. بیایید از چیزهای کوچک زندگی خود شروع کنیم و از قدرت علم و فناوری برای غلبه بر چالش های ناشی از کمبود منابع آب شیرین و آلودگی آب استفاده کنیم.