حذف آرسنیک از آب با کامپوزیت گرافنی

طبق تحقیقات دانشمندان کره‌ای، کامپوزیت اکسید گرافن و اکسید آهن قادر به جدا ساختن آرسنیک از آب آشامیدنی هستند. این کامپوزیت را می‌توان در آب‌های جاری مورد استفاده قرار داد.

طبق تحقیقات دانشمندان کره‌ای، کامپوزیت اکسید گرافن و اکسید آهن قادر به جدا ساختن آرسنیک از آب آشامیدنی هستند. این کامپوزیت را می‌توان در آب‌های جاری مورد استفاده قرار داد.

آرسنیک به‌عنوان کی از معضلات بزرگ در کشورهای جنوب آسیا و شرق آمریکا، از جمله عناصر سمی‌ای است که در صورت وجود در آب آشامیدنی آن را آلوده می‌کند و نوشیدن چنین آبی منجر به بیماری‌های مزمن و مرگ می‌شود. منشأ آرسنیک سنگ‌هایی غنی از این عنصر در بستر رودخانه‌هاست. در کشورهایی نظیر بنگلادش معضل آلودگی آرسنیک به‌صورت یک اپیدمی درآمده‌است، این ماده را می‌توان با کربن فعال یا رسوب بر اکسید آهن از آب زدود؛ اما این روش در مورد آب‌های جاری قابل اجرا نیست، زیرا ذرات ریز اکسید آهن در مجاورت اتمسفر، اکسید می‌شوند. برای حل این مشکل، محققان از کامپوزیت کردن اکسید آهن با نانولوله‌های کربنی و اکسید گرافن استفاده کردند. پژوهشگران دانشگاه پوهانگ کامپوزیتی از اکسید آهن و اکسید گرافن احیاشده سنتز کردند که در دمای اتاق دارای خواص سوپرپارامغناطیسی است. این کامپوزیت می‌تواند تا ۹/۹۹% آرسنیک را از آب بزداید و غلظت آن را به زیر یک ppb برساند. پس از جذب آرسنیک به‌وسیله‌ی کامپوزیت، با استفاده از یک میدان مغناطیسی با قدرت ۲۰ میلی‌تسلا، کامپوزیت در کمتر از یک دقیقه از آب جدا می‌شود.

این کامپوزیت در زدودن آرسنیک و فلزات بسیار سنگین ایده‌آل است. حضور گرافن در میان ذرات اکسید آهن، تعداد سایت‌های جذب‌کننده‌ی آرسنیک را افزایش می‌دهد. این کامپوزیت می‌تواند آرسنیک ۳ و ۵ ظرفیتی را به‌شدت جذب کند، از سوی دیگر اکسید گرافن احیاشده در این کامپوزیت، پایداری اکسید آهن را افزایش می‌دهد؛ به‌طوری که می‌توان از آن در سیستم‌های آب جاری در طولانی‌مدت استفاده کرد.

برای تولید این کامپوزیت، ابتدا اکسید گرافن را با روش هامر (تصویر فوق) سنتز کردند، سپس آن را ورقه‌ورقه کرده، درون آب دیسپرس کردند. در گام بعد محلولی حاوی Fecl3 و Fecl2 به آهستگی به آن اضافه شد و پس از آن، برای رسوب آهن دو و سه ظرفیتی و تشکیل نانوذرات اکسید آهن، آمونیاک به محلول اضافه گردید. برای احیای اکسید گرافن از هیدرات هیدرازین استفاده شد. محلول تیره‌رنگ فیلتر و پس از شستشو با آب و اتانل در خلأ خشک می‌شود.

این گروه همینک به دنبال روش‌های سنتز گرافن در مقیاس بالا هستند. نتایج این تحقیق در نشریه‌ی ACS Nano به چاپ رسیده‌است.