اگر بتوان به تکنولوژی موفقی در این زمینه دست یافت، ماده‌ی جدید ممکن است به جداسازی مولکول‌های آب کوچک مانند بیس فنول A که محصولی جانبی از تولید برخی پلاستیک‌هاست و خطرات زیست محیطی و سلامتی ایجاد می‌کند کمک کند. به گفته‌ی Susan Richardson شیمیدان محیط زیست در دانشگاه South Carolina واقع در کلمبیا که در این مطالعات شرکت نداشته است، این کشف بسیار هیجان انگیز و امیدوار کننده است و احتمالاً نتایج خوبی در پی خواهد داشت.

ماده‌ی جدید توسط William Dichtel شیمیدان آلی دانشگاه Cornell و همکارانش سنتز شد. این ماده یک پلیمر بتا سیکلودکسترین است، به این معنا که از زنجیرهای بلند مولکول‌های تکراری تشکیل شده است. واحد مولکولی این پلیمر متشکل از دو جزء است: سیکلودکسترین (رنگ آبی در شکل زیر) و یک حلقه‌ی شش کربنی به نام تترافلوئوروترفتالونیتریل (قرمز).

Bisphenol

سیکلودکسترین‌ها مولکول‌های قند با ساختار حلقوی هستند به طوری که گروه‌های هیدروکسیل قند عمود بر صفحه‌ای هستند که حلقه در آن قرار دارد. از قدرت پیوند آنها قبلاً در زمینه‌هایی مانند به دام انداختن مولکول‌های بودار در اسپری‌های خنثی کننده‌ی بو استفاده شده است. برای ایجاد ماده‌ی فیلتری، دانشمندان این دو جزء را در محلولی از پتاسیم کربنات و تتراهیدروفوران حرارت دادند تا پیوند میان این دو جزء در زنجیرهای سفت تشکیل شود و یک شبکه‌ی متخلخل سه بعدی ایجاد شود.

محققان سپس این ماده را مورد آزمایش قرار دادند و مشاهده کردند که این ماده بسیار بهتر از مواد فیلتر قبلی است. دانشمندان نمونه‌ی آب آلوده به بیس فنول A را از این فیلتر متخلخل جدید، سه فیلتر کربن فعال شده‌ی معمول و دو پلیمر سیکلودکسترین غیر متخلخل عبور دادند. پلیمرهای سیکلودکسترین متخلخل تنها در عرض ده ثانیه به ۹۵ درصد از ظرفیت جذب خود رسیدند.

مواد دیگر برای رسیدن به ماکزیمم جذب حداقل به سی دقیقه زمان نیاز داشتند و بهترین فیلتر پس از پلیمر سیکلودکسترین متخلخل در عرض ده ثانیه تنها به ۵۳ درصد از ظرفیت جذب خود رسیده بود. به عقیده‌ی این محققان، ماده‌ی بتا سیکلودکسترین سریع‌ترین جدا کننده‌ی بیس فنول A است که تاکنون کشف شده است. این پلیمر در جذب انواع دیگر مولکول‌های آلی کوچک نیز سریع‌تر از سایر فیلترها عمل می‌کند.

مانند فیلترهای آب با پایه‌ی کربن، پلیمرهای سیکلودکسترین جدید چسبندگی فراوان خود را مدیون سطح تماس زیاد هستند. پلیمرهای سیکلودکسترین جدید سطح تماس فراوانی به ازای جرم خود دارند: ۲۵۰ متر مربع به ازای هر گرم، یعنی هر دو گرم از این ماده سطحی کافی برای پوشش یک زمین بسکتبال NBA را دارد.

با این حال، برخی از فیلترهای کربنی موجود سطح تماس بیشتری نسبت به سیکلودکسترین دارند و بهبود واقعی در خواص ماده ایجاد شده است. به گفته‌ی Dichtel، تفاوت میان این ماده و فیلترهای کربنی این است که سیکلودکسترین‌ها در اتصال آلاینده‌ها بسیار بهتر عمل می‌کنند.  تمیز کردن این ماده‌ی جدید نیز آسان‌تر از تمیز کردن فیلترهای کربنی خواهد بود. در حالی که فیلترهای کربن برای آزاد کردن آلاینده‌ها نیاز به گرم شدن دارند، پلیمر را می‌توان با شستن فیلتر در متانول در دمای اتاق بازیابی کرد.

از همه مهم‌تر اینکه پلیمرهای بتا سیکلودکسترین با هزینه‌ی پایین تولید می‌شوند که این مسئله باعث شگفتی Richardson شد. محققان تخمین می‌زنند که هزینه‌های تولید با اصلاح فرآیند پلیمریزاسیون توسط شیمیدان‌ها ممکن است تا ۵-۲۵ دلار برای هر کیلوگرم از بتا سیکلودکسترین نیز کاهش یابد که در حدود نصف هزینه‌ی تولید فیلترهای کربنی است.

Dichtel امیدوار است که این ماده‌ی جدید نه تنها در فیلترهای آب تجاری بلکه در فیلترهای صنعتی به ویژه در کشورهای در حال توسعه کاربرد خواهد داشت. 

منبع:

Science

منابع مفید:

پاکسازی آب

کتاب آشامیدنی

فرایند پلیمریزاسیون

تمیز کردن روغن

پلاستیک سبز

پلیمر جیست؟

تاریخچه پلیمرها

نجات از پلاستیک

بسپارش - ویکی پدیا

بیسفنول ای - ویکی پدیا

فیلتر کربنی  - ویکی پدیا