تطوير نظام رخيص لتنقية الماء من مركبات الزرنيخ

ابتكر الكيميائيون من الصين والولايات المتحدة نظامًا لتنقية المياه بتكلفة معقولة يزيل مركبات الزرنيخ بشكل فعال. يستخدم النظام جزيئات أكسيد المنغنيز وثاني أكسيد التيتانيوم النانوية، وقد تم اختباره بنجاح في نيوجيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية، ومقاطعة يينغتشوان، شمال الصين. وبحسب مقال نشر في مجلة Nature Water، فإن تكلفة تنقية لتر واحد من الماء أقل من سنت أمريكي واحد.

كيف يعمل نظام التنقية

تم تطوير نظام تنقية المياه من قبل فريق بقيادة تشنغ يانغ، الأستاذ في الجامعة الجنوبية للعلوم والتكنولوجيا في شنتشن. وهو عبارة عن مرشح تقليدي ثلاثي المراحل يحتوي على الكربون المنشط مع إضافة أكسيد المنغنيز ومسحوق جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية والكربون المنشط العادي لإزالة المواد العضوية والميكروبات والجسيمات العالقة. في المرحلة الأولى، تتفاعل جزيئات أكسيد المنغنيز مع أيونات الزرنيخ، فتغير حالة الأكسدة الخاصة بها من +٣ إلى +٥. وهذا يجعلها أكثر تفاعلاً مع جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية الموجودة في حاوية الفلتر الثانية. علاوة على ذلك، فإن الزرنيخ في حالة الأكسدة +٥ أقل ضررًا بكثير على البشر والحيوانات.

اختبار النظام

تم اختبار النظام خلال تجارب قصيرة المدى في نيوجيرسي وتجربة لمدة عامين في مقاطعة إنتشوان، وكلتا المنطقتين تحتويان على تركيزات عالية من مركبات الزرنيخ في المياه الجوفية. وقام الباحثون بمراقبة التغيرات في تركيز السموم مع مرور الوقت وقاسوا معدل تنقية المياه. وأظهرت النتائج التي توصلوا إليها أن مرشحهم قادر على تنقية حوالي خمسة أمتار مكعبة من الماء قبل أن تصل مستويات الزرنيخ إلى ١٠ أجزاء في المليار - وهي القيمة القصوى التي تسمح بها منظمة الصحة العالمية والوكالات البيئية الأمريكية والصينية ذات الصلة.

اكتشف الكيميائيون أيضًا أن معالجة جسيمات التيتانيوم النانوية بحمض الهيدروكلوريك يمكن أن يستعيد وظيفة الفلتر، مما يجعله في متناول المناطق الفقيرة. يمكن أن تسبب المستويات العالية من الرصاص والزرنيخ والعناصر الأخرى في الماء اضطرابات شديدة في وظائف المخ البشري والصحة العامة. وفي بلدان مثل الهند وبنغلاديش، يحتوي ما يقرب من ٢٥% من مصادر الرطوبة على مستويات عالية بشكل خطير من مركبات الزرنيخ، مما يؤثر سلباً على حياة السكان المحليين ويدفع العلماء إلى تطوير تقنيات تنقية المياه بالزرنيخ.