من مركبات الزرنيخ... تطوير نظام رخيص لتنقية الماء

طوّر الكيميائيون الصينيون والأميركيون نظاما رخيصا لتنقية المياه من مركبات الزرنيخ يعتمد على جزيئات أكسيد المنغنيز وثاني أكسيد التيتانيوم النانوية.

وهم اختبروه بنجاح في ولاية نيوجيرسي وفي إحدى القرى الواقعة في مقاطعة ينغتشوان شمال الصين. ونشرت نتائج اختبار تشغيل هذا النظام في مقال بمجلة Nature Water.

وجاء في المقال: 'لقد قمنا بتطوير نظام لتنقية مياه الشرب يعتمد على عامل مؤكسد مصنوع من الكربون المنشط وأكسيد المنغنيز، بالإضافة إلى مادة ماصة تعتمد على جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية. وهذا النظام، كما أظهرت اختباراتنا العملية في منطقتين مختلفتين من الكرة الأرضية، قادر على تنقية المياه من الزرنيخ بشكل فعال، وفي الوقت نفسه، فإن تكلفة تنقية لتر واحد من الماء أقل من سنت أميركي واحد'.

تم تطوير نظام تنقية المياه هذا من قبل فريق من الكيميائيين الصينيين والأميركيين بقيادة الباحث الصيني تشنغ يانغ الأستاذ في الجامعة الجنوبية للعلوم والتكنولوجيا في شنتشن. وهو فلتر تقليدي ثلاثي المراحل لتنقية المياه، يحتوي على ثلاثة مكونات، وهي الكربون المنشط مع إضافة أكسيد المنغنيز ومسحوق مصنوع من جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية، بالإضافة إلى الكربون المنشط العادي الذي ينقي المياه من المواد العضوية والميكروبات والمواد العالقة .

وكما أوضح الكيميائيون، ففي المرحلة الأولى تتفاعل جزيئات أكسيد المنغنيز مع أيونات الزرنيخ وتنقلها من حالة الأكسدة +3 إلى درجة +5، حيث تبدأ ذرات هذا العنصر الكيميائي بالتفاعل النشط مع جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية في حاوية ثانية للفلتر. بالإضافة إلى ذلك، فإن الزرنيخ في حالة الأكسدة +5 أقل خطورة بعشرات المرات على جسم الإنسان والحيوان، مما يقلل من خطر المياه النقية على صحة المستهلكين المحتملين.

تم اختبار تشغيل هذا النظام خلال تجارب قصيرة الأمد نسبيا أجريت في إحدى مناطق ولاية نيوجيرسي في أميركا الشمالية، حيث تحتوي المياه على كميات كبيرة من الزرنيخ، وكذلك خلال تجربة استمرت عامين في إحدى المناطق الريفية لمقاطعة إينتشوان مع تركيز مماثل من مركبات الزرنيخ في المياه الجوفية. وخلال هذه التجارب، قام الباحثون بتتبع كيفية تغير تركيز هذه السموم مع مرور الوقت، وقاموا أيضا بقياس معدل تنقية المياه.

وأظهرت القياسات التي أجراها الكيميائيون أن الفلتر الذي صنعوه قادر على تنقية ما يقرب من خمسة أمتار مكعبة من الماء قبل أن تصل نسبة الزرنيخ في المياه المعالجة إلى 10 أجزاء في المليار، وهي القيمة القصوى المسموح بها من وجهة نظر منظمة الصحة العالمية والوكالات البيئية الأمريكية والصينية ذات الصلة. وخلص الباحثون إلى أنه في هذه الحالة يمكن إعادة الفلتر إلى حالة العمل عن طريق معالجة حبيبات التيتانيوم النانوية بحمض الهيدروكلوريك، مما يجعل مثل هذا النظام لتنقية المياه من الزرنيخ متاحا حتى لأفقر مناطق الأرض.

يذكر أن المستويات العالية من الرصاص والزرنيخ والعناصر الأخرى في الماء تؤدي إلى تطور اضطرابات شديدة في عمل الدماغ والجسم البشري. وفي بعض البلدان، مثل الهند وبنغلاديش، يحتوي حوالي ربع مصادر الرطوبة على نسب عالية جدا من مركبات الزرنيخ، الأمر الذي يخلف تأثيرا سلبيا للغاية على حياة السكان المحليين ويجبر العلماء على تطوير تقنيات لتنقية المياه من الزرنيخ. (روسيا اليوم)