زيوليت كبير مسامي ثلاثي الأبعاد لتنقية المياه والغاز

نجح فريق دولي من الباحثين في تطوير الزيوليت الأكثر استقرارًا ومساميًا المعروف حتى الآن والمكون بالكامل من السيليكا، والذي أطلقوا عليه اسم ZEO-3

[ترجمة د. موشيه نحماني]

تم إنشاء هذا الزيوليت عن طريق الضغط غير المسبوق لسلسلة سيليكات أحادية البعد مع زيوليت ثلاثي الأبعاد. هذه العملية لا تغير تكوين سلسلة السيليكات. يمكن تطبيق هذا الزيوليت لإزالة واستعادة المركبات العضوية المتطايرة من تيار الغاز الذي يمكن أن يحتوي حتى على الماء. وقد نشرت نتائج هذه الدراسة منذ فترة طويلة في مجلة علمية مرموقة علوم.

الزيوليت عبارة عن سيليكات صغيرة المسام تستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل المحفزات والممتزات ومبادلات الكاتيون. الزيوليت المستقر المعتمد على السيليكا ذات المسامية العالية هي مواد مطلوبة تسمح بامتصاص ومعالجة الجزيئات الكبيرة، "ومع ذلك، فهي تمثل تحديًا لقدراتنا الاصطناعية"، كما يوضح ميغيل كامبلور، أحد مؤلفي المقال. وفي ضوء حقيقة أن حجم المسام في الزيوليت مماثل لحجم الجزيئات الصغيرة، فإن هناك حدًا لحجم الجزيئات التي يمكن معالجتها. وهذا هو السبب وراء ارتفاع الطلب دائمًا على الزيوليتات ذات المسام الأكبر، خاصة تلك التي تحتوي على مسام في الأبعاد الثلاثة. يقول الباحث: "إذا كانت هناك مسام في اتجاه واحد فقط (الطول/العرض/الارتفاع)، حتى لو كانت كبيرة، فقد يسد الزيوليت بسهولة، أما إذا كانت هناك مسام في جميع الأبعاد، فالأمر أكثر صعوبة".

وبعد أكثر من ثمانين عامًا من الأبحاث الدولية المكثفة في هذا المجال، نجح فريق البحث في تطوير الزيوليت الأكثر استقرارًا ومساميًا المعروف حتى الآن. يقول الباحث: "حتى الآن، لم تكن الزيوليتات ذات المسام الكبيرة جدًا مستقرة، حيث تم تشكيلها بواسطة الجرمانيوم بدلاً من السيليكون". وصل حجم الزيوليت المستقر السابق إلى سبعة أنجستروم.

في العام الماضي، نشر هذا الفريق البحثي ورقة بحثية سابقة حول زيوليت جديد مكون من الألومنيوم ومسام كبيرة أطلق عليه اسم ZEO-1. الآن، نجح نفس الباحثين في تطوير زيوليت يتكون من السيليكا النقية فقط والتي تسمى ZEO-3. ويوضح الباحث: "في هذين النوعين من الزيوليت، وصل حجم المسام إلى أكثر من عشرة أنجستروم". ويتمتع الزيوليت الجديد بخاصيتين فريدتين: المسام الكبيرة للغاية في الاتجاهات الثلاثة، ويتم إنتاج الزيوليت بمساعدة تكليس سلسلة سيليكات أحادية البعد ضمن عملية ضغط، أي دون تغيير تركيبة السلسلة. يوضح الباحث: "لم يؤد هذا النهج أبدًا إلى إنتاج مثل هذا الزيوليت". ويضيف الباحث: "إن عملية الضغط ثنائية وثلاثية الأبعاد هذه كانت معروفة في هذا المجال، لكن السلسلة أحادية البعد لم يتم توسيعها أبدًا إلى بنية ثلاثية الأبعاد". ونظرًا لحقيقة أن الزيوليت يتكون من السيليكون فقط، فهو قادر على امتصاص المواد الكيميائية الكبيرة. يمكن تطبيق الزيوليت لإزالة واستعادة المركبات العضوية المتطايرة من تيار الغاز. يقول الباحث: "على سبيل المثال، في موقع يتم فيه إنتاج مركبات عضوية متطايرة ضارة، يمكن استخدام هذا الزيوليت لتنقية المنطقة وليس فقط لإعادة تدوير الملوثات". وكجزء من مزيد من البحث، يمكن أيضًا استخدام هذا الزيوليت كمحفز ولنقل الأدوية.

الأخبار عن الأبحاث

ملخص المقال