تولید موثرتر آب تمیز با كمك فناوری‌نانو
دارن سان و همكارانش از دانشگاه فنی نانیانگ توانسته‌اند با كمك یك كامپوزیت نانوالیافی یك غشاء اسمز پیش‌رو ("forward osmosis") بسازند كه خواص عالی دارد و در مقایسه با غشاءهای مرسوم عملكرد بهتری دارد.

دارن سان و همكارانش از دانشگاه فنی نانیانگ توانسته‌اند با كمك یك كامپوزیت نانوالیافی یك غشاء اسمز پیش‌رو ("forward osmosis") بسازند كه خواص عالی دارد و در مقایسه با غشاءهای مرسوم عملكرد بهتری دارد.

امروزه اسمز پیش‌رو (FO) فرآیند اسمزی شناخته شده‌ای برای تولید آب تمیز با آینده‌ای روشن است. این فرآیند از یك پدیده‌ی طبیعی استفاده می‌كند و نیازی به فشار عملیاتی ندارد، بنابراین در مقایسه با فرآیند اسمز معكوس انرژی بسیار كمتری مصرف می‌كند. بزرگ‌ترین چالش در برابر كاربرد گسترده این فناوری، جداسازی اقتصادی آب شرب از محلول خروجی است.
شمایی از یك غشاء اسمز پیش‌رو ایده‌آل با یك لایه فعال متراكم (یون‌های نمكی و آلاینده‌ها را دفع می‌كند) و یك لایه پایه‌ی نانوالیافیِ شبه داربستی. این لایه پایه‌ی نانولیافی به شدت متخلخل است و یك ساختار خلل و فرجی مرتبط باهم دارد كه مسیرهای مستقیمی برای نفوذ نمك و آب تهیه می‌كند.
سان توضیح می‌دهد كه موقعی كه آب در سرتاسر لایه‌ی انتخابی غشاء اسمز پیش‌رو نفوذ می‌كند، محلول كشیده شده در طرف خروجی بسیار رقیق می‌شود. بنابراین به دلیل رقیق بودن مواد حل‌شونده در طرف خروجی، نفوذ به عقب باعث كشیده شده مواد حل‌شونده درسرتاسر لایه پایه می‌شود. این فرآیند به سختی بوسیله لایه‌های پایه‌ی ضخیم و متراكمِ غشاءهای مرسوم اسمز پیش‌رو به تاخیر می‌افتد. نفوذ مواد حل‌شونده به دو طرف در یك غلظت به تعادل می‌رسد. این محدودیت منجر به مشكل قطبش غلظت داخلی (ICP) می‌شود.

سان توضیح می‌دهد كه یك لایه پایه‌ی ایده‌آل غشاء اسمز پیش‌رو، علاوه بر جلوگیری از مشكل ICP باید جهت عبور آسان آب، یك ساختار بسیار نازك و بشدت متخلخل داشته باشد.

سان می‌گوید: "ما یك غشاء اسمز پیش‌رو نانوكامپوزیتی جدیدی ساخته‌ایم كه یك لایه پایه‌ی نانوالیافی شبه داربستی دارد كه در مقایسه با لایه‌های پایه‌ی شبه اسفنجی مرسوم مزیت‌هایی از قبیل تخلخل بالا، ضخامت بسیار نازك و پیچیدگی كم، دارد. این ساختار بی‌نظیر لایه پایه‌ی نانوالیافی، مسیرهای مستقیمی برای نفوذ آب و نمك تهیه می‌كند كه می‌تواند برای جلوگیری از مشكل ICP راه‌حل خوبی ارائه كند".

این گروه تحقیقاتی جهت ساخت غشاء‌ اسمز پیش‌رو نانوكامپوزیتی خود از فرآیند الكتروریسندگی استفاده كرد و برای اولین بار یك ماتریس نانوالیافی متخلخل بعنوان یك لایه پایه، تولید كرد.

این محققان جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Advanced Materials منتشر كرده‌اند.
 
منبع: ستاد توسعه فناوری نانو

نوشته شده در تاریخ چهارشنبه 20 مهر 1390    | توسط: سیدمحمدامین شاهمرادی    |    | نظرات()