غربال‌های گرافنی آب دریا را به آب شرب تبدیل می‌‌ کنند

مسئله‌ی آب هر روز بحرانی‌تر می‌شود. چه راه‌حل‌هایی پیش روی ما وجود دارد؟

غشاهای گرافن اکساید توجه زیادی را به عنوان گزینه‌های امیدبخش برای فناوری‌های جدید تصفیه به خود جلب کرده‌اند. در حال حاضر غشاهایی به دست آمده است که می‌‌توانند نمک‌های معمول را غربال کنند.

پژوهش‌های جدید، پتانسیلی واقع‌بینانه و عملی را برای فراهم کردن آب شرب سالم برای میلیون‌ها نفر که به منابع آبی دسترسی ندارند، نشان می‌‌دهند. یافته‌های جدید گروهی از دانشمندان در دانشگاه منچستر در ژورنال نیچر نانوتکنولوژی به انتشار رسیده است. غشاهای گرافن اکساید پیشین در جداسازی گاز و تصفیه‌ی آب، خوب عمل کرده‌اند.

graphene

غشاهای گرافن اکسایدی که در انستیتوی ملی گرافن توسعه داده شده‌اند، قابلیت بسیار خوبی در فیلتر کردن نانوذره‌های کوچک، مولکول‌های آلی و حتی نمک‌های بزرگ از خود نشان داده‌اند. با این حال تاکنون برای غربال کردن نمک‌های معمول در فناوری‌های نمک زدایی که حتی به غربال‌های کوچک تری نیاز دارد، استفاده نشده بودند.

در پژوهش‌های پیشین در دانشگاه منچستر مشخص شد که غشاهای گرافن اکساید وقتی در آب غوطه ور می‌‌شوند، به آرامی متورم می‌‌شوند ونمک‌های کوچک تر همراه با آب از آن رد می‌‌شوند؛ اما یون‌ها و مولکول‌های بزرگ‌تر نمی‌توانند عبور کنند. در حال حاضر این گروه، غشاهای گرافن اکساید جدید را توسعه داده و یک استراتژی‌ مناسب را برای جلوگیری از تورم غشا در مجاورت آب یافته‌اند. اندازه‌ی تخلخل غشا با دقت کنترل شده و می‌‌تواند نمک‌های معمول را از آب شور جدا کرده و آن را برای نوشیدن مناسب کند.

تغییرات اقلیمی منابع آب شهری را کاهش می‌‌دهند؛ به همین دلیل کشورهای ثروتمند در حال تحقیق در زمینه‌ی فناوری‌های نمک‌زدایی هستند. پس از سیل‌های شدید کالیفرنیا، شهرهای ثروتمند با سرعت بیشتری در پی راه حل‌های آبی جایگزین برآمده‌اند.

graphene

وقتی نمک‌های معمول در آب حل می‌‌شوند، قفسی از مولکول‌های آب در اطراف مولکول‌هایشان ایجاد می‌‌شود. این مورد به سوراخ‌های ریز غشاهای گرافن اکساید امکان می‌‌دهد تا از عبور نمک به همراه آب جلوگیری کنند. مولکول‌های آب می‌‌توانند به سرعت از این غشاها بگذرند؛ به همین دلیل این غشاها برای فرایندهای نمک زدایی مناسب هستند. پروفسور راهیل نار در دانشگاه منچستر می‌‌گوید:

اجرای غشاهای مقیاس پذیر با تخلخل‌های یکسان تا اندازه‌های اتمی قدمی شاخص رو به جلو است و امکان‌های تازه ای برای بهبود بهره‌وری فناوری‌های نمک زدایی ایجاد می‌‌کند. این نخستین آزمایش مشخص در این سیستم است. ما نشان دادیم که امکان‌های واقع گرایانه‌ای برای تعمیم رویکرد توصیف شده و تولید انبوه غشاهای مبتنی بر گرافن با اندازه‌های غربال مورد نیاز وجود دارد.

جیجو آبراهام و واسو سیدسوارا کالانگی، نویسنده‌های اصلی مقاله‌ی این پژوهش بوده‌اند. غشاهای توسعه یافته تنها برای نمک‌زدایی مناسب نیستند. قابل تنظیم بودن ابعاد اتمی اندازه‌ی تخلخل‌ها فرصت‌های جدیدی را برای غشاهای مصنوعی ایجاد می‌‌کنند. این غشاها می‌‌توانند یون‌ها را براساس اندازه‌شان فیلتر کنند.

سازمان ملل پیش‌بینی کرده است که تا سال ۲۰۲۵، چهارده درصد جمعیت جهان با کمبود منابع آب روبرو خواهند شد. این فناوری می‌‌تواند تصفیه آب را در سراسر جهان، به ویژه در کشورهایی که نمی‌توانند واحدهای نمک زدایی بزرگ داشته باشند، متحول کند.

امید می‌‌رود که سیستم‌های غشای گرافن اکساید بتوانند در ابعاد کوچک‌تر و بدون کاهش بازده تولید آب شیرین ساخته شوند تا این فناوری در کشورهایی که منابع مالی لازم برای ساخت تصفیه خانه‌های بزرگ را ندارند، در دسترس قرار بگیرد.

مقاله‌های مرتبط:

منبع phys

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده
تبلیغات

بیشتر بخوانید