پاک‌سازی آب‌های زیرزمینی با استفاده از نانوذرات آهن

متخصصان حوزه آب می‌گویند اگر نانوذرات آهن درون پلیمرهایی کپسوله شوند آنگاه می‌توان از آنها برای تمیز کردن آب‌های زیرزمینی آلوده به مواد شیمیایی سمی استفاده کرد. در اطراف شهر سیدنی استرالیا صدها سایت آلوده وجود دارد که خاک آنجا به‌وسیله پسماندهای صنعتی به‌جای مانده از گذشته آلوده شده است.

متخصصان حوزه آب می‌گویند اگر نانوذرات آهن درون پلیمرهایی کپسوله شوند
آنگاه می‌توان از آنها برای تمیز کردن آب‌های زیرزمینی آلوده به مواد
شیمیایی سمی استفاده کرد. در اطراف شهر سیدنی استرالیا صدها سایت آلوده
وجود دارد که خاک آنجا به‌وسیله پسماندهای صنعتی به جای مانده از گذشته
آلوده شده است.

دنیس اوکارول، از محققان آزمایشگاه تحقیقات آب در دانشگاه یو سوث ولز،
می‌گوید آلودگی خاک یک مشکل تاریخی است، تا دهه ۱۹۷۰ مردم فکر می‌کردند که
با دفن کردن مواد سمی درون خاک، این مواد به‌سادگی از بین می‌روند در واقع
لایه زیرین خاک به‌صورت یک فیلتر طبیعی عمل می‌کند. بنابراین امکان آلوده
شدن محیط زیست توسط این مواد سمی مدفون در زیر زمین تا چند دهه جدی گرفته
نمی‌شد.

در عمل پدیده از بین رفتن مواد سمی اتفاق نمی‌افتد در عوض این آلاینده‌های
شیمیایی که از حلال‌ها و گازها خارج می‌شود به‌درون زمین نفوذ می‌کند و دست
آخر پس از گذشتن از حفره‌ها و ترک‌های میکروسکوپی خاک خود را به آب‌های
زیرزمینی می‌رسانند و آنها را آلوده می‌کنند. در واقع آلودگی آب‌ها به‌صورت
غیر مستقیم انجام می‌شود.

به‌صورت سنتی، برای تمیز کردن باید آب آلوده از درون زمین بیرون کشید یا با
استفاده از مواد تمیز کننده مخصوصی، مواد سمی را از بین برد. اما این کار
نیز دارای محدودیت‌هایی است برای مثال تعیین نقطه دقیق محل آلودگی بسیار
دشوار است.

این تیم تحقیقاتی برای حل این مشکل از ترفندی مبتنی بر فناوری نانو استفاده
کردند. در این پروژه دنیس اوکارول که در دانشگاه وسترن اونتاریو مشغول به
فعالیت است و در حال حاضر به‌صورت میهمان در دانشگاه نیوسوث ولز کار می‌کند
ایده‌ای جدید برای تمیز کردن آب‌ها ارائه کرد که در آن از نانوذرات استفاده
می‌شود.

در این روش ذرات آهن به‌صورت مستقیم به خاکی که آلودگی دارد تزریق می‌شود
تا با این کار، واکنش اکسیداسیون احیاء انجام شود، در این واکنش الکترون‌ها
بین ذرات آهن و آلایندگی مبادله می‌شوند. با این کار حالت اکسیداسیون مواد
آلاینده تغییر کرده و سمیت آنها به سطحی ایمن افت می‌کند. به‌دلیل ابعاد
کوچک این ذرات، حرکت آنها از خلل و فرج میکروسکوپی خاک به‌راحتی انجام
می‌شود. نانوذرات آهن برای محیط زیست ایمن هستند قدرت حرکت آنها اندک بوده
و به کندی حل می‌شوند. این گروه برای بهینه کردن عملکرد نانوذرات، آنها را
درون یک پلیمر کپسوله کردند. با این کار سرعت حرکت نانوذرات افزایش یافته و
اثرات منفی آن بر محیط زیست کم می‌شود.