تعد إزالة الفينول من المياه الصناعية قضية عالمية ملحة، ويُستخدم الفينول، وهو ملوث عضوي ثابت، بشكل شائع في الزراعة والتطهير العام. يمكن أن يؤدي التعرض للفينول على المدى الطويل إلى الإضرار بصحة الإنسان وربما يسبب السرطان، ولكن على الرغم من مخاطره، فإن الفينول مادة كيميائية لا غنى عنها في الصناعات التحويلية المختلفة، مما يجعل من الصعب التوقف تمامًا عن استخدامه.
ومع ذلك، فإن ضُعف قابليته للتحلل البيولوجي تعني أنه لا يمكن إزالته من مياه الصرف الصحي بالطرق التقليدية، فالطرق التقليدية مثل التقطير والتحلل، تستهلك الكثير من الطاقة أو تؤدي إلى تلوث ثانوي (التلوث الناتج عن انبعاثات أولية) وزيادة التكاليف، وعلى الرغم من عدم استهلاك الإزالة عن طريق الالتصاق كمية كبيرة من الطاقة، إلّا أنها يمكن أن تؤدي إلى تلوث ثانوي بسبب تفكك الموادأو تسربها ..
طور فريق من الباحثين من أقسام الكيمياء والهندسة الكيميائية بجامعة خليفة ومركز الأغشية وتكنولوجيا المياه المتقدمة ومركز التحفيز والفصل، طريقة فعالة للتنقية من الفينول باستخدام غشاء مستحث بأعمدة ثلاثية الأبعاد من أسيتات السليولوز، وهو نسيج اصطناعي يُصنع من لب الأشجار. يوفر الفصل المعتمد على الغشاء الطاقة ويتجنب مخاطر التلوث الثانوي، إلّا أن عملية تطوير هذه الأغشية لا تخلو من التحديات، التي تشمل إنشاء المسامية والوظيفة الصحيحة لتصفية الفينول بشكل فعال.
نشر كل من الدكتور عبد القيوم محمد والدكتورة جيشا كوتياني علي، زملاء الدكتوراه ومهيرة بشري سلمان كوزيمولي، طالبة دكتوراه والدكتور المشارك عماد الحسينات، دكتور مشارك، والدكتور المساعد دينيش شيتي، مع الدكتور ماثيو أديكوت من جامعة نوتنغهام ترنت، نتائج دراستهم في مجلة الهندسة الكيميائية، وهي واحدة من أفضل المجلات العلمية في مجال التصنيع والهندسة الصناعية.
استخدم الفريق أسيتات السليولوز لمعالجة مسألة الجدوى الاقتصادية، وهي بوليمر متوفر بشكل طبيعي وقابل للتحلل الحيوي وغير مكلف، كما يمكن بسهولة تشكيلها على هيئة أغشية بوليمرية مسامية، كما أن مجموعاتها الوظيفية القطبية تزيد من جذب الغشاء للماء، مما يسهل من تدفق جزيئات الماء بشكل أكثر سلاسة. ومن خلال إضافة المسام النانوية والمجموعات الوظيفية المناسبة، الأمر الذي ساعد الفريق في عملية إزالة الفينول
طور الباحثون غشاء أسيتات السليولوز المسامي النانوي ثلاثي الأبعاد والمُشوب بالأعمدة ثلاثية الأبعاد، ويستخدم الغشاء ذو الحاضنة الخليطية إطارًا عضويًا تساهميًا ثلاثي الأبعاد، وهو هيكل قادر على إيواء شبكات الجزيئات الوظيفية ضمن نطاقه. يخلق الإطار العضوي التساهمي ثلاثي الأبعاد مسامية مفتوحة مع قنوات نانوية مترابطة، مما يعزز الانتشار الجزيئي السلس. تحكّم الفريق بشكل استراتيجي في نمو الإطار العضوي التساهمي على المستوى النانوي، مما أدى إلى وجود عدة مواقع وظيفية وساعد في توزيعه بشكل متساوٍ داخل غشاء ذو حاضنة خليطية يعتمد على مذيب شائع يستخدم في تصنيع الغشاء.
أظهر اختبار الغشاء الذي قام به فريق البحث، على مياه الصرف الصحي المستخدمة في تصنيع الزيوت الاصطناعية نتائج واعدة، فقد أظهر الغشاء معدل إزالة للفينول بنسبة 80 % ، كما حافظ الأداء على استقراره المرتفع في نطاق واسع من الرقم الهيدروجيني وعلى الرغم من ارتفاع نسبة الملوحة، وهو ما يسلط الضوء على إمكانية استخدام الأطر العضوية التساهمية المصممة بعناية كمكون رئيس في أغشية البوليمر القابلة للتطبيق تجاريًا.
ون جهته قال الدكتور شيتي: "يشير هذا التطور المبتكر إلى إنجاز كبير في مجال إزالة الفينول السام على نطاق صناعي". "إنها بمثابة شهادة على إمكانية الاستفادة من المواد الاقتصادية الصديقة للبيئة وقوة العلم لمواجهة التحديات البيئية الملحة"