به گفته تیم مخترعین دستگاه تصفیه آب با انرژی خورشیدی ( Pufferfish) از دانشگاه پرینستون ایالات متحده، این دستگاه جدید از ماهی پفکی الهام‌گرفته است. و قادراست بالاترین میزان تصفیه آب غیرفعال را توسط نور خورشید انجام‌دهد.
دستگاه پفرفیش با استفاده از یک هیدروژل پیشرفته می‌تواند به سرعت خنک شود. و آب را نیز خنک و فیلتر کند. و پس از انرژی‌گرفتن از خورشید، آب تمیز را آزادکند.
تیم مخرعین دستگاه امیدوار هستند که نوآوری آنها منجر به تولید سیستم‌های تصفیه آب بصورت خارج از شبکه ، کم هزینه و پایدار شود و بتواند دسترسی بسیاری از جوامع در سراسر جهان به آب تمیز را بهبود بخشد.
طبق اعلام سازمان ملل ، از هر سه نفر در جهان یک نفر به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارد.
بنابراین ، جان نیاز مبرمی به سیستم های ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست برای فیلتر کردن آب دارد.
خصوصیات دستگاه
این دستگاه به بهترین وجه از طریق فن آوری های تصفیه غیرفعال ، که از انرژی خورشیدی برای جداسازی آب از آلودگی هایی مانند فلزات سنگین ، روغن ها و میکروب های مضر استفاده می کنند ، بهره می‌برد.
امروزه ، فناوری تصفیه با تبخیر آب ، و متراکم آن بر روی یک سطح انجام می شود – اما تفاوت این فرآیند انرژی زا بودن آن است که منجر به کاهش سرعت تولید می شود.
تیم مخترعین دستگاه Pufferfish رویکرد پیشرفته‌تری بر اساس رفتار ماهی پفکی در پیش‌گرفته‌است.
هنگامی که این ماهی ها شکارچیان را تشخیص می دهند ، به سرعت آب را جذب می کنند تا بدن خود را متورم کنند ، و خود را تهدیدکننده تر نشان دهند.
با عبور خطر ، آب به سرعت از بدن ماهی پفکی آزاد می‌شود.
محققان برای تقلید از این رفتار ، دستگاهی اسفنج مانند را که ژل جاذب خورشیدی (SAG) نام دارد ، به سه جزء اصلی دستگاه وارد کردند.
تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب کلرآب
زنجیرهای پلیمری PNIPA
در مرکز این ماده یک هیدروژل پیشرفته وجود دارد که متشکل از یک شبکه حساس به دما از زنجیره های پلیمری PNIPA است و شامل هر دو منطقه آبگریز و آب دوست است.
در دماهای پایین ، این زنجیرها طولانی و انعطاف پذیر باقی می مانند. این کار باعث می شود تا آب از طریق عمل مویرگی به داخل شبکه جریان یابد و با مناطق آب دوست آن پیوند یابد.
در دمای بالاتر از ۳۳ درجه سانتیگراد، زنجیره‌های PNIPA تحت انتقال فاز قرارگرفته، کوتاه و سفت می شوند.
در نتیجه ، حدود ۹۰٪ از حجم آب را از دست می دهد و آبگریز می شوند (آب را از مواد خارج می کند).
اطراف این هیدروژل داخلی یک لایه سیاه از پلی دوپامین وجود دارد که به طور موثری نور خورشید را به گرما تبدیل می کند و PNIPA را قادر می‌سازد تا در شرایط خنک کننده به دمای انتقال فاز خود برسد.
در عین حال فلزات سنگین و مولکول های آلی را قبل از ورود به هیدروژل فیلتر می‌کند.
سرانجام ، یک لایه آلژینات خارجی میکروب ها را به همراه سایر مولکول های بزرگتر فیلتر می‌کند.
آزمایش دستگاه
تیم مخرعین دستگاه Pufferfish عملکرد SAG را با قرار دادن در دریاچه‌ای در محوطه دانشگاه پرینستون با دمای آب ۲۵ درجه سانتیگراد آزمایش کردند.
آنها پس از خیساندن مواد ، آن را زیر نور خورشید گرم کردند تا آب جذب شده آن آزاد شود.
بیش از یک چرخه خیساندن و تخلیه ۲ ساعته ، این ماده بالاترین میزان تصفیه آب غیرفعال خورشیدی را که تاکنون گزارش شده است ، نشان داد.
ژل جاذب خورشیدی بسیار بادوام بود. حتی پس از ۱۰ چرخه جمع آوری به سختی در عملکرد آن کاهشی دیده شد.
مواد ژل جاذب خورشیدی SAG به دلیل فرآیند تولید ساده و مبتنی بر آب، کم هزینه و غیر سمی هستند. و هم دسترسی و هم پایداری آنها را برای تصفیه آب خارج از شبکه تضمین می کنند.
مخترعین دستگاه معتقدند که دستگاه آنها می تواند تحول آفرین باشد. و به طور بالقوه کیفیت زندگی بسیاری از جوامع در سراسر جهان را بهبود بخشد. خصوصاً در مواردی که دسترسی به برق محدود است.
منبع: Physicsworld