محققان دانشگاه صنعتی بابل با انجام یک پژوهش آزمایشگاهی موفق به سنتز غشای نانوساختاری برای تسهیل فرآیند شیرین سازی آب دریا شدند.

دریای خزر

به گزارش پی اچ دی آزمون به نقل از ایسنا، با توجه به اینکه کاهش میزان آب، جهان را با مشکلات جدی روبرو کرده است. یکی از راه‌های تولید آب آشامیدنی، شیرین کردن آب دریا از طریق نمک‌زدایی و یکی از فرایندهای متداول نمک‌زدایی، نمک‌زدایی گرمایی است.

مهمترین محدودیت فرایند نمک‌زدایی گرمایی، مصرف بالای انرژی در مرحله‌ تبخیر است از این رو با توجه به تلاش کشور در جهت کاهش مصرف انرژی و موضوع گرمایش زمین، استفاده از روش‌های سنتی شیرین سازی آب دریاها توجیه چندانی نخواهد داشت. ازاین‌رو محققان همواره به دنبال ارائه و معرفی روش‌های جدید و بهینه‌ی شیرین سازی آب بوده‌اند.

یکی از این پروژه‌ها در دانشگاه صنعتی بابل اجرایی شده است. مهندس زهیر دباغیان مجری طرح روش اسمز معکوس را رایج‌ترین فرایند نمک‌زدایی در سال‌های اخیر دانست و گفت: در حال حاضر تکنولوژی غشایی اسمز معکوس رایج‌ترین نوع نمک‌زدایی غشایی است. اما مصرف بالای انرژی در این روش به ‌واسطه‌ نیاز به اعمال فشار بالا و همچنین مساله‌ گرفتگی بیولوژیکی غشاها، استفاده از این روش را با محدودیت جدی مواجه کرده است.

وی فرایند “اسمز مستقیم” را یکی از راهکارهای توسعه‌ فناوری‌های غشایی ذکر کرد و ادامه داد: با این حال، قطبش غلظتی که در واقع پدیده‌ای است که به علت تجمع ذرات نمک بر روی سطح غشا به وجود می آید، مهمترین مشکل غشای اسمز مستقیم است و این تحقیقات نیز با هدف سنتز یک غشای ایده‌آل با هدف بهینه کردن فرایند اسمز مستقیم در نمک‌زدایی آب دریا اجرایی شد.

دباغیان اظهار کرد: استفاده از غشای سنتز شده در طرح حاضر منجر به افزایش بازدهی فرایند نمک‌زدایی از آب دریا شده و کاهش هزینه‌ آن را در پی خواهد داشت.

وی با تاکید بر این که در این پروژه تحقیقاتی برای بهینه سازی غشا از نانوالیاف کربنی استفاده شده است، خاطر نشان کرد: نانو الیاف کربن شامل الیاف تک‌ مولکولی با قطر تقریبی چند ده نانومتر است که به دلیل داشتن خواص مکانیکی و الکتریکی استثنایی در زمره‌ مواد ممتاز مهندسی طبقه‌بندی می‌شود.

مجری طرح با تاکید بر این که این مواد مساحت سطح، تخلخل و مقاومت شیمیایی بالایی دارند، یادآور شد: در طرح حاضر غشاهای نانوساختاری متشکل از سلولز و نانوالیاف کربنی عامل‌دار شده سنتز شد. حضور این نانوالیاف کربنی موجب افزایش خاصیت آب‌دوستی غشا شده و از این طریق بازدهی فرایند اسمز مستقیم را افزایش داده است.

دباغیان با بیان این که در این طرح، غشاهای فوق العاده متخلخل سلولز «تری‌استات» مورد استفاده در فرایند اسمز مستقیم با کمک نانو الیاف‌های کربنی ساخته شده‌ است، ادامه داد: نانو الیاف به ‌کار رفته در ساختار این غشاها به سه صورت نانو الیاف خام، نانو الیاف عامل‌دار شده آمینی و نانو الیاف عامل‌دار شده کربوکسیلی بوده‌است.

وی با اشاره به نتایج به دست آمده خاطر نشان کرد: نتایج به ‌دست ‌آمده بیانگر این مطلب است که غشاهای اصلاح‌شده توسط نانو الیاف کربنی آمینی عملکرد بهتری در مقایسه با غشاهای اصلاح‌شده با نانوالیاف کربنی کربکسیلی در فرایند اسمز مستقیم از خود بروز می‌دهند.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر احمد رحیم‌پور و پروفسور محسن جهانشاهی از اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی بابل و زهیر دباغیان دانش‌ آموخته مقطع کارشناسی ارشد این دانشگاه است و نتایج این تحقیقات در مجله‌ Desalination منتشر شد.