استفاده از چارچوب‌های آلی فلزی در پاکسازی سموم از آب

پژوهشگران با استفاده از چارچوب‌های آلی فلزی موفق به زدایش اسید پرفلورواکتان ‌سولفونیک از آب شدند.

این چارچوب‌های آلی فلزی به دلیل ساختار متخلخل نانومقیاسی که دارند برای زدایش آلودگی مناسب هستند.

 

زدایش آلودگی‌های آب با استفاده از فیلتر از کارایی بالایی برخوردار نیست اما یافته‌های اخیر محققان دانشگاه رایس نشان می‌دهد که می‌توان از چارچوب‌های آلی فلزی برای زدایش نوعی آلاینده موسوم به PFOS یا اسید پرفلورواکتان‌ سولفونیک استفاده کرد.

در این پروژه مایکل وانگ، چلسی کلارک و همکارانش نشان دادند که چارچوب‌های آلی فلزی (MOF) که ساختاری شبیه به پنیر سوئیسی دارند، می‌توانند با سرعت بالا آلودگی اسید پرفلورواکتان ‌سولفونیک را از آب جدا کنند. این گروه دریافتند که افزودن نقص‌های نانومقیاس در این ساختار، کارایی زدایش اسید پرفلورواکتان ‌سولفونیک را افزایش می‌دهد.

اسید پرفلورواکتان ‌سولفونیک سال‌هاست که در محصولات مختلف نظیر پارچه استفاده می‌شود، اما این ماده که دارای گروه‌های سمی است، در بدن جمع شده و شکسته نمی‌شوند.

وانگ می‌گوید: « ما گامی دیگر در مسیر ارائه ماده‌ای برای تصفیه پساب‌های صنعتی برداشتیم. در حال حاضر، الزام قانونی برای حذف برخی ترکیبات در مقیاس‌های ppm و ppb وجود دارد. با استفاده از فناوری‌های رایج رسیدن به برخی از این الزامات بسیار دشوار است.»

مطلب پیشنهادی:  انتشار مقاله‌ نانویی ایران در معتبرترین مجله شیمی جهان

این گروه با استفاده از چارچوب‌های آلی فلزی که ساختار سه بعدی و خودآرا هستند، موفق شدند اسید پرفلورواکتان ‌سولفونیک را از آب جداسازی کنند. برهم‌کنش میان این ماده و لینکرهای موجود روی ساختار چارچوب آلی فلزی موجب اتصال آنها به هم می‌شود.

برخی چارچوب‌های آلی فلزی دارای مساحت سطحی بالایی بوده به طوری یک گرم از آنها مساحتی بیش از زمین فوتبال دارند. در حال حاضر، بیش از ۲۰ هزار نوع چارچوب آلی فلزی شناسایی شده‌اند. شیمی‌دانان می‌توانند خواص چارچوب‌های آلی فلزی و همچنین ابعاد حفره‌های آنها را براساس نیاز خود تنظیم کنند.

محققان دانشگاه رایس با توجه به نیاز خود، اقدام به اصلاح ساختاری چارچوب‌های آلی فلزی کردند و در نهایت از محصولی موسوم بهUiO-66 به‌عنوان پیش‌ماده استفاده کردند. آنها آزمایش‌های مختلفی را روی این ماده انجام دادند تا دریابند که غلظت‌های مختلف اسید کلریدریک چگونه می‌تواند خواص محصول پایانی را تغییر دهد. این گروه دریافتند که ایجاد نقص ساختاری با ابعاد مختلف می‌تواند در زدایش اسید پرفلورواکتان ‌سولفونیک موثر باشد.