شیرین سازی آب دریا با فناوری نانو

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، یکی از راه‌های تولید آب آشامیدنی، شیرین کردن آب دریا از طریق نمک‌زدایی است. یکی از فرایندهای متداول نمک‌زدایی، نمک‌زدایی گرمایی است. مهم‌ترین محدودیت فرایند نمک‌زدایی گرمایی، نیاز به مصرف بالای انرژی در مرحله‌ی تبخیر است.

بنابراین 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. از این‌رو محققان همیشه به دنبال ارائه و معرفی روش‌های جدید و بهینه‌ی شیرین سازی آب بوده‌اند.

زهیر دباغیان، مجری طرح، ضمن معرفی روش اسمز معکوس به‌عنوان رایج‌ترین فرایند نمک‌زدایی در سالهای اخیر و تبیین اهداف دنبال شده در این طرح گفت: در تکنولوژی غشایی اسمز معکوس مصرف بالای انرژی به‌واسطه‌ نیاز به اعمال فشار بالا و همچنین مسئله‌ گرفتگی بیولوژیکی غشاها، استفاده از این روش را با محدودیت جدی مواجه کرده است.

وی با بیان اینکه ازاین‌رو فرایند اسمز مستقیم در توسعه‌ فناوری‌های غشایی مورد توجه واقع شده است، افزود: 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.

به گفته دباغیان، هدف از انجام این تحقیق سنتز یک غشای ایده‌آل با هدف بهینه کردن فرایند اسمز مستقیم در نمک‌زدایی آب دریا بوده است.

وی افزود: 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.

دباغیان اظهار کرد: نانوالیاف کربن شامل الیاف تک‌مولکولی با قطر حدودا چند ده نانومتر، به دلیل داشتن خواص مکانیکی و الکتریکی استثنایی در زمره‌ی مواد ممتاز مهندسی طبقه‌بندی می‌شود؛ این مواد مساحت سطح، تخلخل و مقاومت شیمیایی بالایی دارند.

وی ادامه داد: در طرح حاضر غشاهای نانوساختاری متشکل از سلولز و نانوالیاف کربنی عامل دار شده سنتز شده است؛ حضور این نانوالیاف کربنی موجب افزایش خاصیت آب‌دوستی غشا شده و از این طریق بازدهی فرایند اسمز مستقیم را افزایش داده است.

به گفته‌ دباغیان، در این طرح، غشاهای فوق العاده متخلخل سلولز تری استات مورد استفاده در فرایند اسمز مستقیم با کمک نانو الیاف های کربنی ساخته شده‌است؛ نانوالیاف به‌کاررفته در ساختار این غشاها به سه صورت نانوالیاف خام، نانوالیاف عامل دار شده آمینی و نانوالیاف عامل دار شده کربوکسیلی بوده‌است و سپس غشاهای سنتز شده از منظر خواص سطحی و ساختاری ارزیابی شده و عملکرد آن‌ها در فرایند اسمز مستقیم با آب دریای خزر مورد ارزیابی قرار گرفته است.

وی عنوان کرد: نتایج به‌دست‌آمده بیانگر این مطلب است که غشاهای اصلاح‌شده توسط نانوالیاف 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– اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی بابل- و زهیر دباغیان- دانش‌آموخته‌ مقطع کارشناسی ارشد این دانشگاه است. نتایج این کار در مجله‌ Desalination (جلد ۳۸۱، سال ۲۰۱۶، صفحات ۱۱۷ تا ۱۲۵) به چاپ رسیده است.