قامت مجموعتان بحثيتان من شركة UCO بتصميم مفاعل بلازما (غاز متأين) مدعوم بأفران الميكروويف مما يجعل من الممكن تطهير المياه بتركيزات عالية من الصبغة.
البلازما هي غاز متأين، أي غاز يحتوي على إلكترونات وأيونات وذرات وجزيئات وجذور وفوتونات. غالبًا ما يطلق عليها الحالة الرابعة للمادة، ومن المدهش أنها تتخلل كل شيء.
توجد البلازما، التي يتم توليدها بشكل صناعي عن طريق تحويل الطاقة إلى غاز، في أنابيب الفلورسنت التي تضيء المطابخ، ولكنها سمحت أيضًا للهواتف المحمولة بأن تصبح أصغر فأصغر.
بلازما في تكنولوجيا
لقد شكلت البلازما ثورة حقيقية في عالم التكنولوجيا. في السابق، لحفر الدوائر على صفائح السيليكون المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة، كان من الضروري استخدام المنتجات الكيميائية الملوثة.
أما الآن، فقد أتاح استخدام البلازما القيام بذلك بشكل أكثر نظافة ودقة، حيث أصبح من الممكن جعل الشقوق أصغر فأصغر، ومعها الأجهزة.
التطبيقات البيئية للبلازما
لكن للبلازما تطبيقات أخرى أيضًا، مثل معالجة المياه. تعاونت مجموعتا فيزياء البلازما FQM-136 وFQM-346 للتحفيز العضوي والمواد ذات البنية النانوية في جامعة قرطبة في دراسة بحثية كان هدفها القضاء على الملوثات في الماء باستخدام البلازما لتعزيز العمليات الكيميائية.
ومن أجل معالجة مشكلة الوجود المتزايد للملوثات العضوية في المياه، مثل الأصباغ والمركبات الأخرى الناتجة عن النشاط الزراعي والصناعي في المياه والتي تزعزع استقرار النظم البيئية، اختار هؤلاء الباحثون تطبيق البلازما.
اختراق في إزالة تلوث ماء
في عام 2017، أظهروا، لأول مرة، أن بلازما الأرجون المستحثة بالموجات الدقيقة في الهواء الطلق، عند اصطدامها بالماء، تولد فيها أنواعًا تفاعلية تحتوي على الأكسجين والنيتروجين (مثل جذور الهيدروكسيل، وبيروكسيد الهيدروجين، وجذور النيتروجين). ) قادرة على تطهيرها.
الآن تمكن الباحثون من تصميم مفاعل بلازما من هذا النوع وزيادة كميات هذه الأنواع النشطة المتولدة في الماء بشكل كبير، مما يجعل من الممكن تدمير تركيزات عالية من الأصباغ (في هذه الحالة، الميثيلين الأزرق) في دقائق معدودة فقط.
الابتكارات في تصميم المفاعلات بلازما
وقد تم تحقيق ذلك من خلال تغيير تصميم السورفاترون، وهو الجهاز المعدني الذي يمزج الطاقة الصادرة من مولد الموجات الدقيقة مع البلازما للحفاظ عليها. “ما فعلناه هو وضع قطعة صغيرة من السيليكون في أنبوب مفرغ من الكوارتز، مما يسمح بتوليد بلازما مختلفة، بلازما ليست خيطية وأكثر كفاءة.” “في خلق الأنواع النشطة عند التفاعل مع الماء.”
وأوضح البروفيسور ماريا. ج. جارسيا. مكونات البلازما المذكورة أعلاه، عند تفاعلها مع الماء، تولد أنواعًا مؤكسدة قادرة على تحلل المركبات العضوية وقتل الكائنات الحية الدقيقة، مما يسمح باستخدام مفاعل البلازما هذا في التطبيقات المتعلقة بمعالجة المياه.
وبالتالي، فإن هذا التكوين الجديد يوسع نطاق تطبيق هذا النوع من البلازما، “يغير التصميم تمامًا تكوين المجال الكهرومغناطيسي الناتج عن السيرفاترون لإنشاء البلازما، مما يؤدي إلى بلازما ذات خصائص مختلفة وأكثر كفاءة، كما يلغي مشكلة الخيوط (تقسيم عمود البلازما إلى عدة خيوط)، مما يزعزع الاستقرار.
مستقبل إزالة تلوث مع البلازما
وبعد ذلك… التنقية، تابع البروفيسور فرانسيسكو ج. روميرو: “تلك الأنواع المؤكسدة الناتجة عن عمل البلازما شديدة التفاعل وتجعل من الممكن تدمير المادة العضوية الموجودة داخل الماء.” ولكي يحدث هذا، لا يتم إدخال البلازما في الماء.
بل هي مصنوعة لتعمل عن بعد، بحيث توجد بين الماء والبلازما منطقة من الهواء تحدث فيها تفاعلات كثيرة نتيجة اصطدام الأنواع المثارة بجزيئات الأكسجين والنيتروجين وبخار الماء، و” الأنواع التفاعلية التي تنتشر” في السائل وينتهي بها الأمر كملوثات.
وقال الباحث خوان أمارو، إن إمكانات إزالة التلوث لهذا النوع من البلازما، المتولدة بهذا التصميم الجديد، تم اختبارها لتقليل التركيزات العالية من صبغة الميثيلين الزرقاء في الماء، مع نتائج عالية الكفاءة في استخدام الطاقة، وتحقيق القضاء التام على الصبغة في أوقات المعالجة المنخفضة. .
وهكذا، وبهذا العمل، تم إحراز تقدم في أحد تطبيقات البلازما، وهي “الحالة الرابعة للمادة” التي يتم إنشاؤها عن طريق توفير الطاقة لغاز مستقر وتحويله إلى غاز متأين. وينطبق هذا على كل شيء تقريبًا: تصنيع الرقائق الدقيقة، وتطهير الأسطح، وشفاء الجروح. ، وتطبيق الطلاءات المضادة للانعكاس على الزجاج، وتحسين إنبات البذور، واستعادة النفايات، وتنشيط السطح البلاستيكي لتحقيق التصاق أفضل للطلاء، والعديد من التطبيقات الأخرى.
قامت مجموعتان بحثيتان من شركة UCO بتصميم مفاعل بلازما (غاز متأين) مدعوم بأفران الميكروويف مما يجعل من الممكن تطهير المياه بتركيزات عالية من الصبغة.
البلازما هي غاز متأين، أي غاز يحتوي على إلكترونات وأيونات وذرات وجزيئات وجذور وفوتونات. غالبًا ما يطلق عليها الحالة الرابعة للمادة، ومن المدهش أنها تتخلل كل شيء.
توجد البلازما، التي يتم توليدها بشكل صناعي عن طريق تحويل الطاقة إلى غاز، في أنابيب الفلورسنت التي تضيء المطابخ، ولكنها سمحت أيضًا للهواتف المحمولة بأن تصبح أصغر فأصغر.
بلازما في تكنولوجيا
لقد شكلت البلازما ثورة حقيقية في عالم التكنولوجيا. في السابق، لحفر الدوائر على صفائح السيليكون المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة، كان من الضروري استخدام المنتجات الكيميائية الملوثة.
أما الآن، فقد أتاح استخدام البلازما القيام بذلك بشكل أكثر نظافة ودقة، حيث أصبح من الممكن جعل الشقوق أصغر فأصغر، ومعها الأجهزة.
التطبيقات البيئية للبلازما
لكن للبلازما تطبيقات أخرى أيضًا، مثل معالجة المياه. تعاونت مجموعتا فيزياء البلازما FQM-136 وFQM-346 للتحفيز العضوي والمواد ذات البنية النانوية في جامعة قرطبة في دراسة بحثية كان هدفها القضاء على الملوثات في الماء باستخدام البلازما لتعزيز العمليات الكيميائية.
ومن أجل معالجة مشكلة الوجود المتزايد للملوثات العضوية في المياه، مثل الأصباغ والمركبات الأخرى الناتجة عن النشاط الزراعي والصناعي في المياه والتي تزعزع استقرار النظم البيئية، اختار هؤلاء الباحثون تطبيق البلازما.
اختراق في إزالة تلوث ماء
في عام 2017، أظهروا، لأول مرة، أن بلازما الأرجون المستحثة بالموجات الدقيقة في الهواء الطلق، عند اصطدامها بالماء، تولد فيها أنواعًا تفاعلية تحتوي على الأكسجين والنيتروجين (مثل جذور الهيدروكسيل، وبيروكسيد الهيدروجين، وجذور النيتروجين). ) قادرة على تطهيرها.
الآن تمكن الباحثون من تصميم مفاعل بلازما من هذا النوع وزيادة كميات هذه الأنواع النشطة المتولدة في الماء بشكل كبير، مما يجعل من الممكن تدمير تركيزات عالية من الأصباغ (في هذه الحالة، الميثيلين الأزرق) في دقائق معدودة فقط.
الابتكارات في تصميم المفاعلات بلازما
وقد تم تحقيق ذلك من خلال تغيير تصميم السورفاترون، وهو الجهاز المعدني الذي يمزج الطاقة الصادرة من مولد الموجات الدقيقة مع البلازما للحفاظ عليها. “ما فعلناه هو وضع قطعة صغيرة من السيليكون في أنبوب مفرغ من الكوارتز، مما يسمح بتوليد بلازما مختلفة، بلازما ليست خيطية وأكثر كفاءة.” “في خلق الأنواع النشطة عند التفاعل مع الماء.”
وأوضح البروفيسور ماريا. ج. جارسيا. مكونات البلازما المذكورة أعلاه، عند تفاعلها مع الماء، تولد أنواعًا مؤكسدة قادرة على تحلل المركبات العضوية وقتل الكائنات الحية الدقيقة، مما يسمح باستخدام مفاعل البلازما هذا في التطبيقات المتعلقة بمعالجة المياه.
وبالتالي، فإن هذا التكوين الجديد يوسع نطاق تطبيق هذا النوع من البلازما، “يغير التصميم تمامًا تكوين المجال الكهرومغناطيسي الناتج عن السيرفاترون لإنشاء البلازما، مما يؤدي إلى بلازما ذات خصائص مختلفة وأكثر كفاءة، كما يلغي مشكلة الخيوط (تقسيم عمود البلازما إلى عدة خيوط)، مما يزعزع الاستقرار.
مستقبل إزالة تلوث مع البلازما
وبعد ذلك… التنقية، تابع البروفيسور فرانسيسكو ج. روميرو: “تلك الأنواع المؤكسدة الناتجة عن عمل البلازما شديدة التفاعل وتجعل من الممكن تدمير المادة العضوية الموجودة داخل الماء.” ولكي يحدث هذا، لا يتم إدخال البلازما في الماء.
بل هي مصنوعة لتعمل عن بعد، بحيث توجد بين الماء والبلازما منطقة من الهواء تحدث فيها تفاعلات كثيرة نتيجة اصطدام الأنواع المثارة بجزيئات الأكسجين والنيتروجين وبخار الماء، و” الأنواع التفاعلية التي تنتشر” في السائل وينتهي بها الأمر كملوثات.
وقال الباحث خوان أمارو، إن إمكانات إزالة التلوث لهذا النوع من البلازما، المتولدة بهذا التصميم الجديد، تم اختبارها لتقليل التركيزات العالية من صبغة الميثيلين الزرقاء في الماء، مع نتائج عالية الكفاءة في استخدام الطاقة، وتحقيق القضاء التام على الصبغة في أوقات المعالجة المنخفضة. .
وهكذا، وبهذا العمل، تم إحراز تقدم في أحد تطبيقات البلازما، وهي “الحالة الرابعة للمادة” التي يتم إنشاؤها عن طريق توفير الطاقة لغاز مستقر وتحويله إلى غاز متأين. وينطبق هذا على كل شيء تقريبًا: تصنيع الرقائق الدقيقة، وتطهير الأسطح، وشفاء الجروح. ، وتطبيق الطلاءات المضادة للانعكاس على الزجاج، وتحسين إنبات البذور، واستعادة النفايات، وتنشيط السطح البلاستيكي لتحقيق التصاق أفضل للطلاء، والعديد من التطبيقات الأخرى.
