كيفية تنقية المياه من الفينول والأصباغ وغيرها من الملوثات التي من صنع الإنسان؟ يمكن إضافة بعض الكاشف إلى الماء، لكن ليس حقيقة أن النتيجة لن تكون تلوثا أكثر إشكالية.
المحفزات الضوئية تأتي للإنقاذ. هذه هي مواد أشباه الموصلات التي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية (الإشعاع الخاص أو ببساطة الشمس) تساهم في تحلل الملوثات التي يصعب أكسدتها، وبالتالي ضمان تنقية المياه.
«إن نيتريد الكربون (مركب من الكربون والنيتروجين) معروف - وهو محفز ضوئي موثوق به وغير سام في نفس الوقت. أحد المتآصلات له هو بوليتريازينيميد، عندما يظل تكوين المادة كما هو في المركبات الأخرى من النيتروجين والكربون - ثلاث ذرات كربون وأربع نيتروجين، ولكن في الشبكة البلورية تقع بشكل مختلف»,- يشرح رئيس قسم علم البيئة والتكنولوجيا الكيميائية في معهد العلوم الطبيعية والعلوم الدقيقة بجامعة جنوب الأورال الحكومية فياتشيسلاف أفدين.
ركز علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية، بتوجيه من دكتور العلوم الكيميائية فياتشيسلاف أفدين، أبحاثهم على دراسة هذه المادة – بوليتريازينيميد. وقد نُشر مؤخرًا مقال يستند إلى نتائج أبحاثهم في مجموعة المؤتمر العلمي والعملي لعموم روسيا «المواد والأساليب الحديثة لحل المشكلات البيئية للتكتلات ما بعد الصناعية».
بوليتريازينيميد – هو مسحوق أصفر شاحب يتكون من جزيئات صغيرة بحجم 1.5 ميكرون تقريبًا. وفي هذا الشكل فإن نقله بالطن وإضافته إلى الماء ومن ثم تصفيته يمثل مشكلة. ولذلك، يضاف المسحوق إلى هلام السيليكا (الغروية، محلول حمض السيليك)، ويجفف ويتكون منه حبيبات بحجم 1.5 ملم. المحفز الضوئي جاهز للاستخدام.
كيفية اختبار نشاط التحفيز الضوئي؟ اعتبر العلماء برتقال الميثيلين كملوث. هذه صبغة عضوية معروفة لدى الكيميائيين. بالمناسبة، يمكن استخدامه، على سبيل المثال، لتحديد حموضة البيئة. إذا كانت البيئة حمضية (الرقم الهيدروجيني أقل من سبعه рН<7)، فستتحول الصبغة إلى اللون الأحمر، وإذا كانت قلوية (الرقم الهيدروجيني اكبر من سبعه pH>7) فسوف تتحول إلى اللون الأصفر، وستتحول إلى اللون البرتقالي فقط في بيئة محايدة للرقم الهيدروجيني.
لذلك، علينا أن نحول الماء «البرتقالي» مرة أخرى إلى شفاف. تم إجراء سلسلة من التجارب باستخدام تعديلات مختلفة لهلام السيليكا. إذا لزم الأمر، يتم تحميض المحلول عن طريق ضبط الرقم الهيدروجيني рН الخاص به.
دعونا نضيف أن الباحثين واجهوا مهمة اختيار الجرعة المثالية لكل من المحفز الضوئي وهلام السيليكا. تم العثور على خيار تجريبيًا: 200 ملليجرام من بوليتريازينيميد في 35 مل من هلام السيليكا. وقدم أفضل النتائج. بعد التثبيت يخرج الماء بدون صبغة. أظهرت هذه التركيبة أيضًا أعلى سرعة تنظيف. علاوة على ذلك، حتى أضعف التركيبات المشاركة في التجربة أظهرت نتيجة كفاءة تبلغ حوالي 30%، وهذا ليس سيئًا أيضًا.
كانت هذه هي النتيجة وقت نشر النتيجة العلمية. والآن، كما يؤكد العلماء، تمكنوا من تحقيق تنقية المياه بنسبة 100% باستخدام هذه الطريقة، مما يجعلها شفافة تمامًا.
يعد استخدام المحفزات الضوئية اليوم أحد الحدود الرائدة حيث تلتقي العلوم الأساسية والتطبيقات التي تتطلبها الصناعة الحديثة.
تم تنفيذ العمل في إطار برنامج «الأولوية-2030» للمشروع الوطني «العلوم والجامعات».