المياه هي أحد مظاهر الحياة على وجه الأرض وهي أيضًا أحد العوامل الرئيسية لاستمرار الحياة ، ومن هنا كان لا بُد من توفير مصادر مياه نظيفة ونقية لا تؤدي إلى الإصابة بالأمراض ، ولذلك ؛ عكف العلماء على تطوير بعض الطرق الحديثة التي يُمكن الاعتماد عليها من أجل تنقية المياه ومنها الاعتماد على تقنية النانوتكنولوجي .
أهمية تنقية المياه
مع تعدد مصادر المياه ومع وجود العديد من التقارير التي تشير إلى أن العالم مُقبل على أزمة كبيرة في نقص المياه خلال العقود القادمة ؛ كان لا بُد من القيام بعملية تنقية المياه المستخدمة مُسبقًا وتنقية المياه التي يتم استخدامها لأول مرة أيضًا من الشوائب ؛ حيث أن ذلك من شأنه أن يُساعد على توفير كميات أكبر من المياه الصالحة للشرب والري والخالية من مسببات الأمراض مثل الميكروبات ومختلف الكائنات الدقيقة أيضًا .
طرق تنقية المياه
هناك الكثير من الطرق التي يتم الاعتماد عليها في تنقية المياه ، ومن أهمها وأشهرها ، ما يلي :
الغربلة
عبر هذه الطريقة يتم توجيه المياه القادمة من المصادر الأساسية مثل الأنهار والبحيرات أو المياه الجوفية إلى غربال من أجل غربلة هذه المياه والتخلص من الشوائب الموجودة بها مثل النباتات أو الأسماك أو الأخشاب أو أي شوائب أخرى عالقة بالمياه .
التخثير والترسيب
يتم إضافة بعض المواد الكيميائية التي تؤدي إلى تجمع الشوائب الصغيرة مع بعضها البعض وتكون أجسام تعرف باسم الندف ، وتكون تلك الندف ذات كثافة كبيرة تجعلها تتريب في قاع خزان المياه ، وبعد ذلك تنتقل المياه إلى حوض الترسيب وعندما تستقر المياه تترسب الندف في القاع وبالتالي ؛ يتم إزالتها من المياه بسهولة .
التقطير والتطهير
أثناء عملية التقطير ؛ يتم تمرير المياه على بعض الطبقات التي تتكون من الرمل والحصى أو الفحم أو غيره من أجل فلترة أي مواد أو جزيئات متبقية بها ، ويبلغ سمك طبقة الحصى هنا حوالي 300 مم والرمل حوالي 760 مم ، ثم يتم الانتقال إلى مرحلة التطهير التي يتم من خلالها تمرير المياه على الكلور أو بعض المواد الأخرى المطهرة والآمنة من أجل قتل الكائنات الحية الدقيقة المتبقية في المياه ، وبعد ذلك تصبح المياه صالحة للاستخدام .
تقنية النانوتكنولوجي
لا يخفى علينا جميعًا أن تقنية النانوتكنولوجي أصبحت تفرض نفسها بقوة في العديد من المجالات ولا سيما المجالات الطبية والصناعية والزراعية وغيرها ، حيث أن علم النانوتكنولوجي ينص على تحويل جزيئات المواد إلى جزيئات متناهية الصغر تخضع لمقياس النانو متر ، لأن في هذه الحالة تكتسب المواد والمعادن صفات مختلفة تمامًا عن صفات الجزيئات الكبيرة منها ، وهنا تُقدم جسيمات النانو عدد كبير من الفوائد والمزايا المذهلة التي لا يُمكن الحصول عليها من الجزيئات كبيرة الحجم .
استخدام جسيمات النانو في تنقية المياه
من خلال إحدى الدراسات التي أجريت في جامعة ميسوري كولومبيا في الولايات المُتحدة الأمريكية عام 2008م ؛ تمكن العلماء من استخدام جزيئات نانو الفضة من أجل التخلص من العديد من أنواع البكتيريا الموجودة في المياه الملوثة .
وقد ذكر العالم Hu الذي قد قام بإجراء هذه الدراسة أن جزيئات نانو الفضة تقوم بإنتاج مواد كيميائية تعرف باسم أنواع الأكسجين التفاعلية ROS أكثر من جزيئات الفضة العادية ، وهذه المواد الكيميائية ROS تكون ذات قدرة على إعاقة نمو البكتيريا .
ومع ذلك ؛ فإن استخدام جزيئات نانو الفضة في معالجة المياه قد يؤدي إلى قتل البكتيريا المفيدة أيضًا ويؤدي إلى العديد من الأضرار الصحية ؛ وخصوصًا عند استخدام هذه المياه في مياه الشرب وفي ري الأراضي الزراعية ، ولذلك أوصت الدراسة بتجنب استخدام جزيئات نانو الفضة في تنقية المياه .
ومن جهة أخرى ؛ ذكرت إحدى الدراسات التي تم إجراؤها في الهند ونشرها عام 2010 في مجلة Nuclear Desalination أنه من الممكن أن يتم استخدام الأنابيب النانوية الكربونية Carbon nano-tubes في صورة فلاتر من أجل تنقية المياه والتخلص من أدق الطفيليات والكائنات الدقيقة الممرضة الموجودة بها مثل : البكتيريا ، والفطريات ، والديدان ، وغيرها التي لا يُمكن التغلب عليها بالطرق العادية ، وبالتالي فهي وسيلة أكثر من رائعة لتنقية وإعادة استخدام مياه الصرف مرة أخرى وتوفير كميات أكبر من مياه الشرب والري .
أهمية تنقية المياه
مع تعدد مصادر المياه ومع وجود العديد من التقارير التي تشير إلى أن العالم مُقبل على أزمة كبيرة في نقص المياه خلال العقود القادمة ؛ كان لا بُد من القيام بعملية تنقية المياه المستخدمة مُسبقًا وتنقية المياه التي يتم استخدامها لأول مرة أيضًا من الشوائب ؛ حيث أن ذلك من شأنه أن يُساعد على توفير كميات أكبر من المياه الصالحة للشرب والري والخالية من مسببات الأمراض مثل الميكروبات ومختلف الكائنات الدقيقة أيضًا .
طرق تنقية المياه
هناك الكثير من الطرق التي يتم الاعتماد عليها في تنقية المياه ، ومن أهمها وأشهرها ، ما يلي :
الغربلة
عبر هذه الطريقة يتم توجيه المياه القادمة من المصادر الأساسية مثل الأنهار والبحيرات أو المياه الجوفية إلى غربال من أجل غربلة هذه المياه والتخلص من الشوائب الموجودة بها مثل النباتات أو الأسماك أو الأخشاب أو أي شوائب أخرى عالقة بالمياه .
التخثير والترسيب
يتم إضافة بعض المواد الكيميائية التي تؤدي إلى تجمع الشوائب الصغيرة مع بعضها البعض وتكون أجسام تعرف باسم الندف ، وتكون تلك الندف ذات كثافة كبيرة تجعلها تتريب في قاع خزان المياه ، وبعد ذلك تنتقل المياه إلى حوض الترسيب وعندما تستقر المياه تترسب الندف في القاع وبالتالي ؛ يتم إزالتها من المياه بسهولة .
التقطير والتطهير
أثناء عملية التقطير ؛ يتم تمرير المياه على بعض الطبقات التي تتكون من الرمل والحصى أو الفحم أو غيره من أجل فلترة أي مواد أو جزيئات متبقية بها ، ويبلغ سمك طبقة الحصى هنا حوالي 300 مم والرمل حوالي 760 مم ، ثم يتم الانتقال إلى مرحلة التطهير التي يتم من خلالها تمرير المياه على الكلور أو بعض المواد الأخرى المطهرة والآمنة من أجل قتل الكائنات الحية الدقيقة المتبقية في المياه ، وبعد ذلك تصبح المياه صالحة للاستخدام .
تقنية النانوتكنولوجي
لا يخفى علينا جميعًا أن تقنية النانوتكنولوجي أصبحت تفرض نفسها بقوة في العديد من المجالات ولا سيما المجالات الطبية والصناعية والزراعية وغيرها ، حيث أن علم النانوتكنولوجي ينص على تحويل جزيئات المواد إلى جزيئات متناهية الصغر تخضع لمقياس النانو متر ، لأن في هذه الحالة تكتسب المواد والمعادن صفات مختلفة تمامًا عن صفات الجزيئات الكبيرة منها ، وهنا تُقدم جسيمات النانو عدد كبير من الفوائد والمزايا المذهلة التي لا يُمكن الحصول عليها من الجزيئات كبيرة الحجم .
استخدام جسيمات النانو في تنقية المياه
من خلال إحدى الدراسات التي أجريت في جامعة ميسوري كولومبيا في الولايات المُتحدة الأمريكية عام 2008م ؛ تمكن العلماء من استخدام جزيئات نانو الفضة من أجل التخلص من العديد من أنواع البكتيريا الموجودة في المياه الملوثة .
وقد ذكر العالم Hu الذي قد قام بإجراء هذه الدراسة أن جزيئات نانو الفضة تقوم بإنتاج مواد كيميائية تعرف باسم أنواع الأكسجين التفاعلية ROS أكثر من جزيئات الفضة العادية ، وهذه المواد الكيميائية ROS تكون ذات قدرة على إعاقة نمو البكتيريا .
ومع ذلك ؛ فإن استخدام جزيئات نانو الفضة في معالجة المياه قد يؤدي إلى قتل البكتيريا المفيدة أيضًا ويؤدي إلى العديد من الأضرار الصحية ؛ وخصوصًا عند استخدام هذه المياه في مياه الشرب وفي ري الأراضي الزراعية ، ولذلك أوصت الدراسة بتجنب استخدام جزيئات نانو الفضة في تنقية المياه .
ومن جهة أخرى ؛ ذكرت إحدى الدراسات التي تم إجراؤها في الهند ونشرها عام 2010 في مجلة Nuclear Desalination أنه من الممكن أن يتم استخدام الأنابيب النانوية الكربونية Carbon nano-tubes في صورة فلاتر من أجل تنقية المياه والتخلص من أدق الطفيليات والكائنات الدقيقة الممرضة الموجودة بها مثل : البكتيريا ، والفطريات ، والديدان ، وغيرها التي لا يُمكن التغلب عليها بالطرق العادية ، وبالتالي فهي وسيلة أكثر من رائعة لتنقية وإعادة استخدام مياه الصرف مرة أخرى وتوفير كميات أكبر من مياه الشرب والري .
