غشا گرافن ، جدیدترین راه شیرین کردن آب دریا

MacTavish · 25/8/19

بخش عظیمی از سطح کره زمین با آب پوشانده شده است؛ آبی شور که قابل آشامیدن نیست. اما اخیرا محققان دانشگاه منچستر (University of Manchester)، به کمک ماده شگفت‌انگیز گرافن (Graphene)، موفق به ساخت نوعی غشا گرافن با منافذ یکنواخت و قابل تنظیم شده‌اند که قابلیت اخطار کردن کوچک‌ترین ذرات نمک داخل آب را دارد. در ادامه به بررسی این کشف بزرگ علمی می‌پردازیم.

در تاسیسات آب شیرین‌کن از تکنیک‌های مختلفی شامل وارد کردن شوک به آب شور، استفاده از غشاهای جذب‌کننده نمک و استفاده از نیروی امواج اقیانوس، برای نمک زدایی استفاده می‌شود. ساخت اخطار‌های گرافنی هم روشی برای نمک زدایی است که در آن، از ماده گرافن برای ساخت غشاهای مخصوص استفاده می‌شود. غشاهای گرافنی مرسوم به کمک منافذ خود، مولکول‌های ارگانیک و ذرات مختلف شامل ذرات نمک را از آب جدا می‌کنند. اما این فیلترها یک مشکل اساسی دارند؛ تماس با آب باعث انبساط لایههای اکسید گرافن شده و منافذ آن‌ها را به اندازه‌ای که برخی از یون‌های نمک از آن‌ها عبور کنند، بزرگ می‌کند.

کشف بزرگ دانشمندان دانشگاه منچستر، محدود کردن میزان انبساط غشا گرافن در هنگام تماس با آب است. این دانشمندان نوعی غشا ساخته‌اند که سایز منافذ آن قابل تنظیم است و قابلیت اخطار کردن ذرات نمک و مولکول‌های ناخواسته دیگر را دارد. بر اساس گزارش این تیم تحقیقاتی، غشا گرافنی جدید ۹۷ درصد یون‌های کلرید سدیم آب شور را اخطار کرده و در عین حال، قابلیت عبور جریان آب با دبی قابل قبولی را دارد.

مقیاس‌پذیری منافذ غشا اکسید گرافن، در اهمیت این کشف علمی نقش بزرگی دارد. محققان دانشگاه منچستر ادعا می‌کنند که منافذ اخطار ساخته شده قابلیت کوچک و بزرگ شدن را دارند؛ افزایش سایز منافذ به افزایش بازدهی واحدهای نمک زدایی کمک کرده و کاهش اندازه آن‌ها می‌تواند روشی ارزان قیمت برای تصفیه آب در کشورهای در حال توسعه که منابع آب سالم کمی دارند و یا به تصفیه خانه‌های بزرگ مجهز نیستند، فراهم کند. پروفسور راهول نایر (Rahul Nair)، عضو تیم تحقیقاتی غشا گرافن، در این باره می‌گوید:

دستیابی به تکنولوژی تنظیم اندازه منافذ غشا تا مقیاس‌های اتمی، قدمی بزرگ است که فرصت‌های جدیدی را برای پیشرفته فرآیند نمک ‌زدایی آب به وجود می‌آورد. تحقیق انجام شده، اولین تحقیق قطعی و مشخص از نوع خود است که امکان تولید انبوه فیلترهای ساخته شده از گرافن، با اندازه‌های دلخواه منافذ را اثبات می‌کند.

غشا گرافن استفاده‌هایی فراتر از تصفیه آب دریا دارد

همچنین، تیم تحقیقاتی با اشاره به قابلیت تنظیم سایز منافذ، برای اخطار کردن یون‌های مشخص، از امکان استفاده از غشا گرافن در مصارفی غیر از تصفیه آب خبر می‌دهند. جهو ابراهیم (Jijo Abraham)، از سرپرستان تحقیق انجام شده که در ژورنال نانوتکنولوژی طبیعت (Nature Nanotechnology) به چاپ رسیده، در این باره می‌گوید:

غشا توسعه‌یافته تنها مصرف نمک زدایی ندارد؛ مقیاس پذیری اتمی منافذ، امکان ساخت فیلترهایی برای استفاده‌های مختلف و اخطار کردن یون‌ها بر حسب سایز را فراهم می‌کند.