نیترات یکی از رایج ترین آلاینده های فاضلاب است. اگرچه نیترات برای رشد گیاهان ضروری است ، اما می تواند میزان بالای آب را به میزان زیادی کاهش دهد.
ایده تبدیل نیتل به آمونیاک چیز جدیدی نیست ، اما انجام این روند همیشه یک چالش جدی برای دانشمندان بوده است. مشکل اصلی این است که چگونه می توان این تحول را با هر دو لوازم جانبی ناخواسته انجام داد ، بنابراین سرعت انتخابی و بالایی.
قبل از آن ، تلاش ها اغلب بر استفاده از مواد گران قیمت و فرآیندهای تولید پیچیده برای افزایش عملکرد الکتروکاتالایزرها متمرکز می شود. با این حال ، به گفته پروفسور لی وینتر از دانشگاه ییل ، ”وقتی از مواد گران قیمت و روشهای پیچیده سنتز برای ایجاد نانوتایپ های حساس استفاده می کنید ، به خصوص اگر می خواهید این کار را برای یک فاضلاب در مقیاس بزرگ انجام دهید ، هزینه ها به سرعت افزایش می یابد.”
دو نوآوری اساسی
محققان ییل ، به سرپرستی پروفسور وینت ، یک روش دوگانه برای تغییر همه چیز ارائه دادند: اول ، آنها از مواد خاصی به نام یونوفور در سیستم های خود استفاده می کنند. مانند یک آهنربا عمل می کند و نیترات مورد نظر توسط محصول در فرآیند تبدیل به آمونیاک است.
بنابراین ، نیتریت زمان کافی برای تبدیل آن به آمونیاک دارد و از میزان آمونیاک به طور قابل توجهی استفاده می شود.
نوآوری دوم استفاده از غشای برقی است که به عنوان پلت فرم “تحول الکتروشیمیایی” عمل می کند. این غشای از نانولوله های مس و کربن ساخته شده و میزان تحول نیترات را به آمونیاک افزایش می دهد.
البته این سرعت بالا گاهی نیتریت بیش از حد تولید می کرد. با این حال ، آنها با ترکیب این غشای با یونوفور به دو هدف همزمان رسیده اند: سرعت بالا و انتخاب.
پروفسور وینتر توضیح می دهد: بخشی از این مشکل بیش از حد نیتریت تولید شده است زیرا این غشای بسیار سریع بود. با این حال ، هنگامی که ما این غشای را با یونوفور ترکیب می کنیم ، هر دو فعالیت بالایی کسب کردیم و توانستیم آمونیاک را بدون یک قربانی واحد انتخاب کنیم.
در 2 ثانیه نیترات را به آمونیاک تبدیل کنید
نتیجه چشمگیر است: سیستم جدید ییل فقط در 2 ثانیه قادر به تبدیل آمونیاک نیترات بود ، که معمولاً چندین ساعت از فرآیند طول می کشد. همچنین به میزان تحول 5 ٪ قابل توجه برای تولید آمونیاک دست یافت.
محققان فناوری را حتی در مورد آب واقعی از دریاچه و یک کارخانه تصفیه فاضلاب آزمایش کرده اند و ساعت ها دارای سیستم عملکرد پایداری هستند که نشان می دهد در شرایط واقعی معتبر است.
محققان با استفاده از این فناوری جدید ، امیدوارند که از آن در مقیاس وسیعی برای فرآیندهای سنتی تصفیه آب استفاده کنند. این موفقیت نه تنها به کاهش آلودگی آب کمک می کند بلکه منبع کود پایدار و تولید سوخت را نیز فراهم می کند.