كانت المادة الماصة الجديدة قادرة على التقاط ما يصل إلى 99.99% من مادة البنزين المسببة للسرطان
ويستخدم الهكسان الحلقي، وهو هيدروكربون ذو حلقة سداسية، كمادة خام لإنتاج النايلون، الذي يستخدم في صناعة الأقمشة والبلاستيك وقطع غيار السيارات. ويتكون الهكسان الحلقي بدوره من البنزين، وهو مركب آخر على شكل حلقة، عن طريق إضافة ذرات هيدروجين إضافية. البنزين خطير على البشر: إذا دخل الجسم عبر الجهاز التنفسي والجلد يزيد من خطر الإصابة بالسرطان. لحماية العاملين في مصانع إنتاج المواد الكيميائية ومستهلكي المنتجات النهائية من التأثير السام للبنزين، من المهم إزالة بقاياه من الهكسان الحلقي بعناية. ولكن من الصعب القيام بذلك بسبب الخصائص الفيزيائية المتطابقة تقريبًا لهذه المواد، لذلك يبحث العلماء عن طرق فعالة جديدة لفصلها. باحثون من معهد الكيمياء غير العضوية الذي يحمل اسم أ.ف. قام نيكولاييف إس بي آر إيه إس (نوفوسيبيرسك) وزملاؤه من جامعة داليان للتكنولوجيا (الصين) بتصنيع إطار معدني عضوي يحتفظ بالبنزين من خلال العمليات الفيزيائية والكيميائية. ونشرت نتائج الدراسة، المدعومة بمنحة من مؤسسة العلوم الروسية (RSF)، في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية. استخدم الباحثون أملاح الزنك وجزيئين عضويين معقدين كأساس. تم خلطهم ثم تسخينهم إلى 100 درجة مئوية لمدة يوم ونصف. ونتيجة لذلك، حصل الباحثون على بلورات صغيرة ذات مسام ضيقة “تعلق فيها” جزيئات البنزين. بالإضافة إلى ذلك، توجد في هذه المسام مجموعات من الذرات التي تتفاعل بشكل فعال مع جزيئات البنزين، مما يؤدي إلى الاحتفاظ بهذه المادة الخطرة في المادة الماصة. تفاعل جزيئات البنزين مع سطح المسام الماصة / © Andrey Potapov / معهد الكيمياء غير العضوية SB RAS اختبر الكيميائيون التطور باستخدامه لفصل مخاليط البنزين والهكسان الحلقي بنسب مختلفة. اتضح أن المادة تزيل ما يصل إلى 99.99٪ من المادة المسرطنة من الخليط، ويمكن استخدامها بشكل متكرر: لم يفقد الممتص فعاليته حتى بعد ثلاث دورات من التشغيل. “إن سر انتقائية المادة هو أن كل مسام ضيق فيها يستوعب بشكل مثالي جزيئين من البنزين. الهكسان الحلقي أكبر إلى حد ما، لذلك لا يتناسب مع مثل هذه الشقوق. وقد أكدت النمذجة الحاسوبية أن إضافة البنزين مواتية للطاقة – في هذه الحالة، يتم إطلاق طاقة إضافية، في حين أن التقاط الهكسان الحلقي، على العكس من ذلك، سيتطلب تكاليف طاقة، لذلك فهو غير مربح،” يوضح رئيس المشروع الذي تدعمه منحة مؤسسة العلوم الروسية. أندريه بوتابوف، دكتوراه في العلوم الكيميائية، كبير الباحثين في مختبر بوليمرات التنسيق المعدني العضوي التابع لمعهد الكيمياء غير العضوية الذي يحمل اسم أ.ف. نيكولاييف إس بي راس. علاوة على ذلك، يمكن استخدام المادة الجديدة ككاشف. والحقيقة هي أن الإطار المعدني العضوي الناتج ينبعث منه ضوء أخضر-أصفر عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية. عندما يتم وضع البلورات في محلول مع البنزين، فإنها تبدأ في التوهج مرة ونصف، ويصبح لون الإشعاع أقرب إلى اللون الأخضر. هذا التغيير في السطوع والطيف يمكن ملاحظته حتى بالعين المجردة. التغير في لون توهج المادة الماصة أثناء امتصاص جزيئات البنزين / © Dmitry Pavlov / Institute of Nonorganic Chemistry SB RAS من المهم التأكيد على أن المادة تبين أنها أكثر حساسية من أفضل نظائرها الموجودة. وبمساعدتها، كان من الممكن اكتشاف تركيزات البنزين أقل بثلاث مرات مما تستطيع أجهزة الامتصاص الأخرى التقاطه. ستتيح هذه الميزة للإطار المعدني العضوي الجديد اكتشاف تسرب المواد المسرطنة في المصانع الكيماوية في الوقت المناسب وبالتالي حماية العمال من التعرض لها. يقول أندريه بوتابوف: “ستساعد المواد التي طورناها في تقليل خطر الإصابة بالسرطان المهني بين موظفي الإنتاج الكيميائي والصيدلاني المرتبط بالتعرض للبنزين. بالإضافة إلى ذلك، ستقلل من تكلفة إنتاج الهكسان الحلقي بسبب تنقية هذا المنتج بشكل أبسط وأكثر اقتصادًا من الشوائب الخطرة. وفي المستقبل، نخطط لتطوير طرق لإنتاج المواد الماصة ذات حجم المسام المتزايد من أجل زيادة إنتاجية الفصل مع الحفاظ على كفاءتها العالية”.
