ووفقًا لتقرير من لجنة تطوير تكنولوجيا النانو الخاصة، يُعد تلوث المياه السطحية والجوفية بالأدوية الكيميائية والمركبات الناشئة أحد الاهتمامات الخطيرة للصحة العامة والبيئة في العقود الأخيرة.
فالأدوية المضادة للالتهابات، والمضادات الحيوية، والمواد المنشطة للجهاز العصبي، التي تدخل مياه الصرف الصحي بعد الاستهلاك، غالبًا لا يتم إزالتها بالكامل في عمليات المعالجة التقليدية، ولهذا السبب يمكن أن يكون لها تأثيرات مدمرة على النظام البيئي وصحة البشر.
ويظهر بحث مشترك من جامعة تربيت مدرس، وجامعة بوعلي سينا، وجامعة غرناطة أن استخدام مزيج جديد من nanocomposites بوليمرية قائمة على الكبريت مع نيتريد الكربون الغرافيتي CN يمكن أن يوفر حلاً فعالاً ومستدامًا للتحلل الضوئي-الحفزي للأدوية في الماء.
وتتمتع طرق معالجة المياه التقليدية، بما في ذلك المرشحات الكيميائية والبيولوجية، بقدرات محدودة في إزالة المركبات ذات التركيز المنخفض والاستقرار الكيميائي العالي.
وتوفر التكنولوجيا الضوئية-الحفزية، التي تُسرع تفاعلات الأكسدة باستخدام ضوء الشمس أو الضوء الاصطناعي، حلاً فعالاً لتحليل الملوثات.
ومع ذلك، فإن المواد الضوئية-الحفزية التقليدية، مثل نيتريد الكربون الغرافيتي، لها قيود من حيث الكفاءة وفصل الشحنات الكهربائية، مما يقلل من فعاليتها في الظروف الواقعية.
ويعد دمج هذه المادة مع بوليمر عضوي كبريتي في هيكل غير متجانس بمثابة نهج واعد لتحسين الأداء وزيادة استقرار العملية.
وفي هذا المشروع، تم تحديد الآلية الضوئية-الحفزية لتفكك هذا الهيكل غير المتجانس بوضوح، حيث كانت جذور الأوكسيد الفائقة والفجوات الضوئية المتولدة، أنواع الأكسدة الرئيسية في التفاعل، بينما لم تلعب جذور الهيدروكسيل دورًا ملحوظًا.
وكشف تحليل نطاق التوصيل وتقدير فجوة الطاقة، أن الهيكل غير المتجانس من النوع الأول، وأن البوليمر الكبريتي يعمل كـ”حوض للإلكترونات”، مما يسهل فصل الشحنات ويعزز كفاءة تفاعلات الأكسدة.
هذا المزيج المبتكر لا يعمل بكفاءة أعلى فحسب، بل يتميز أيضًا بثبات وملاءمة جيدة لإعادة الاستخدام. وأظهرت الاختبارات أن العينة المسترجعة حافظت على هيكلها البلوري وتأثيراتها الطيفية الأصلية في تحاليل FTIR. هذه الخصائص تجعل الهيكل غير المتجانس COF-CN خيارًا مناسبًا واقتصاديًا للتطبيقات على نطاق واسع، خاصة في معالجة المياه الصناعية والبيئات الحضرية.
