نوآوری نانوغشای کربنی ۹۹.۷ درصد از نمک‌های آب دریا را حذف می‌کند

محققانی از چین، عربستان سعودی و ایالات متحده غشا‌های مبتنی بر گرافیدین ایجاد کرده‌اند که قادر به واکنش انتخابی با یون‌های فلزی در محلول‌های مایع هستند.

به گزارش مجله خبری نگار به نقل از Nature Water، تیم علمی بین المللی به سرپرستی پروفسور لای چی بینگ KAUST این نوآوری را به عنوان بخشی از پروژه‌ای با هدف توسعه روش‌های جدید نمک زدایی آب دریا ارائه کرد.

به گفته محققان، ویژگی‌های ساختاری منحصر‌به‌فرد گرافیدین، از جمله تعداد زیادی کانال باریک و ضخامت یکنواخت، به آن اجازه می‌دهد تا کاندیدای ایده آل برای نقش سیستم‌های انتخابی عبور آب باشد. آزمایشات نشان داده است که غشا‌های ساخته شده از این ماده نه تنها آب دریا را به سرعت فیلتر می‌کنند، بلکه از سیستم‌های نمک زدایی فعلی نیز بهتر عمل می‌کنند. این امر به ویژه پس از بدتر شدن مشکل دسترسی به آب آشامیدنی تمیز در سال‌های اخیر، به ویژه برای مردم کشور‌های گرم و خشک در آسیا و آفریقا، اهمیت دارد.

گراویدین

سیستم‌های آب شیرین کن فعلی آب دریا به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند یا نسبتا کوتاه مدت هستند و از استفاده گسترده از آنها جلوگیری می‌کنند. غشا‌های مختلفی که به گرافن و سایر نانومواد متکی هستند دارای اشکال مشابهی هستند، در ابتدا اجازه عبور یون‌های کلسیم، پتاسیم، منیزیم و سدیم را نمی‌دهند، اما پس از آن متورم می‌شوند و خواص خود را از دست می‌دهند.

اما محققان دریافتند که غشا‌های ساخته شده از گرافیدین، که ساختار آنها شبیه مجموعه‌ای از شش مثلث است که به شکل یک "لانه زنبوری" شش ضلعی ترکیب شده‌اند، این نقص را ندارند. فاصله بین اتم‌های کربن در مثلث‌ها به اندازه کافی گسترده است که اجازه عبور مولکول‌های آب را می‌دهد، اما آنقدر باریک است که حتی کوچکترین یون‌های فلزی نیز نمی‌توانند به آنها نفوذ کنند.

با هدایت این ایده، محققان غشا‌هایی با ضخامت‌های مختلف از گرافن کریستالی ایجاد کردند و سپس فعل و انفعالات آنها با آب نمک را کنترل کردند. آزمایشات نشان داد که حتی لایه‌های نسبتا نازک ۱۲ لایه گرافیدین اجازه عبور مولکول‌های آب را می‌دهند و حرکت تقریبا تمام یون‌های سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم را مسدود می‌کنند. مشخص شد که این غشا‌ها ۹۹.۷ درصد از نمک‌های آب دریا را حذف کرده‌اند و می‌توانند بیش از ۳۰۰ ساعت کار کنند. به گفته محققان، این امر باعث ایجاد سیستم‌های نمک زدایی ارزان و بادوام می‌شود.

منبع: TASS

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری