طراحی آزمایشگاهی غشاهای نانوفیلتراسیون با راندمان بالا در تصفیه پساب توسط محققان دانشگاه کاشان
محققان دانشگاه کاشان در تحقیقات خود موفق به ساخت غشاهای نانوفیلتراسیونی شده‌اند که می‌توانند بازده تصفیه آب و پساب صنعتی را افزایش دهند. این غشاها نسبت به نمونه‌های تجاری، کمتر دچار گرفتگی می‌شوند که خود سبب کاهش هزینه فرآیند خواهد بود. این تحقیقات در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است.
به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از روابط عمومی ستاد نانو، به دلیل صنعتی شدن سریع و ظهور فناوری‌های نو در توسعه کشورها، در حال حاضر، آلودگی آب و پساب‌های صنعتی به یکی از تهدیدهای اصلی برای محیط زیست، سلامتی انسان و اقتصاد تبدیل شده است. در جهان، از روش‌های مختلفی برای تصفیه پساب‌ها و جداسازی آلاینده‌های سمی از آب استفاده شده است. یکی از آسان‌ترین و کم هزینه‌ترین این روش‌ها، فرآیندهای غشایی مانند اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس است.
به گفته آرش یونس‌نیا لهی، در این کار تحقیقاتی سعی شده است غشاهایی با کارایی بهتر برای فرآیند نانوفیلتراسیون در تصفیه آب و پساب‌های صنایع نساجی تهیه شود.
وی در خصوص اهمیت بهبود عملکرد این‌گونه غشاها گفت: «متأسفانه، بیشتر غشاهای تجاری متداول در صنعت روی سطح خود دارای بار منفی هستند. لذا به کمک آنها نمی‌توان کاتیون‌های مضر یا رنگ‌های دارای بار مثبت را از آب و پساب نساجی حذف کرد. همچنین، تمام فرآیندهای غشایی دارای مشکل گرفتگی غشاء هستند. این موضوع سبب می‌شود عملکرد و بازده فرآیند نانوفیلتراسیون کاهش پیدا کرده و هزینه مصرفی را افزایش یابد.»
طبق نتایج آزمایش‌های صورت گرفته، به کمک غشاهای نانوفیلتراسیون طراحی شده توسط این محققان، میزان شار آب خالص عبوری از این غشاها افزایش و میزان گرفتگی آن کاهش یافته است. این بدان معنی است که میزان بازده آب تصفیه شده خروجی بیشتر بوده و سبب کاهش هزینه فرآیندی می‌شود.
به گفته یونس‌نیا لهی، نمونه‌های غشای نانوفیلتراسیون سنتز شده دارای بار مثبت سطحی هستند. برای دستیابی به این ویژگی، در ساختار این غشاها از نانوساختارهای سلسله مراتبی منیزیم هیدروکسید استفاده شده است. این نانوساختارها علاوه بر ایجاد مراکز بار مثبت زیاد و بزرگ، خصوصیات دیگری را از جمله کمک در تشکیل بهتر غشای نانوفیلتراسیون، زیست‌سازگاری، آب‌دوستی بالا و شار و احتباس بالاتر به غشاهای مورد استفاده در فرآیند نانوفیلتراسیون داده است. غشاهای نانوفیلتراسیون سنتز شده به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، زاویه تماس، تعیین زتا پتانسیل، مقدار احتباس نمک‌های معدنی و یک رنگ صنعتی کاتیونی مورد استفاده در رنگرزی الیاف اکریلیک مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند.
لازم به ذکر است که کار غشاها در فرآیند نانوفیلتراسیون، جداسازی ترکیب مورد نظر از محلول اصلی بر اساس دو مکانیسم غربالگری (اندازه حفرات) و دافعه یونی (بار سطحی) است. لذا اگر بار سطحی غشاها منفی بوده و برای جداسازی ترکیبات مثبت مورد استفاده قرار گیرند، مقدار بسیار زیادی از این ترکیبات به سطح غشاء چسبیده و گرفتگی غشایی را بسیار افزایش می‌دهد.
از آنجا که در مرحله آزمایشگاهی، غشاهای نانوفیلتراسیون سنتز شده دارای درصد احتباس بالای کاتیون و کمترین میزان گرفتگی غشایی بوده است؛ لذا با تکمیل مطالعات و دستیابی به تولید انبوه می‌توان به استفاده از این غشاها در تصفیه آب و پساب صنایع مختلف از جمله صنعت نساجی امید داشت.
دکتر احمد اکبری،عضو هیئت علمی دانشگاه کاشان، آرش یونس‌نیا لهی، دانشجوی دکتری علوم و فناوری نانو و حسن جهانگیری، کارشناسی ارشد شیمی تجزیه از این دانشگاه در انجام این طرح همکاری داشته‌اند.
انتهای پیام/
