نمک زدایی و شیرین‌سازی آب به کمک فناوری نانو
سیناپرس: غشاهای تبادل یونی، ابزارهای بسیار کارآمدی در فرآیندهایی چون نمک زدایی، شیرین سازی، تغلیظ آب‌های شور و بازیافت فلزات با ارزش از پساب‌های صنایعی چون صنایع دارویی، غذایی و تولید مواد شیمیایی محسوب می‌شوند. علاوه بر این، این غشاها نقش گسترده‌ای در فرآیندهای زیست محیطی و صنایع بیولوژیکی بر عهده دارند.
در این پژوهش، محققان به دنبال ساخت و اصلاح غشاهای مورد استفاده در فرآیند الکترودیالیز، به منظور نمک زدایی/شیرین سازی آب و تصفیه‌ی پساب‌های صنعتی بوده‌اند.
به گفته‌ی دکتر سید محسن حسینی، امروزه استفاده از مواد پرکننده به خصوص نانوذرات در ساختار غشاها، جهت بهبود خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی آن‌ها در محیط‌های سخت و نیز بهبود خاصیت جداسازی آن‌ها، مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، به علت خاصیت آبدوستی بالا، ظرفیت جذب انتخابی زیاد، پایداری شیمیایی، هزینه‌ی مناسب و رفتار ضد باکتریایی، گزینه‌ی بسیار مناسبی برای این کار است.
وی در ادامه عنوان کرد: «بدین منظور، نوعی غشای نانوکامپوزیتی تبادل یونی، بر پایه‌ی پلی وینیل کلراید و با استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم تهیه گردید و تأثیر این نانوذرات در ساختار غشا، بر عملکرد آن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت.»
بر اساس نتایج بدست آمده از این پژوهش، استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در ساختار غشای تبادل یونی، به میزان قابل ملاحظه‌ای سبب بهبود رفتار مکانیکی، عملکرد جداسازی و الکتروشیمیایی آن‌ها و نیز کاهش میزان مصرف انرژی سیستم، گردیده است. این در حالی است که نمونه‌های تهیه شده، علاوه بر قابلیت رقابت با نمونه‌های صنعتی- تجاری، هزینه‌ی تولید بسیار مناسبی دارند.
همچنین با توجه به اینکه سیستم الکترودیالیز هم اکنون در صنایع پتروشیمی کشور، در واحد تصفیه‌ی آب و پساب به کار می‌رود و از آنجا که غشاها قلب اصلی این فرآیند را تشکیل می‌دهند، اهمیت این نتایج دوچندان می‌شود. این غشاها قابلیت استفاده در فرآیندهای نمک زدایی و شیرین سازی آب را نیز دارند.
حسینی مزیت غشاهای نانوکامپوزیتی تبادل یونی ساخته شده را به صورت خلاصه بدین شرح توصیف کرد: «انتخاب گری و عبوردهی بالا، جداسازی انتخابی، مقاومت الکتریکی پایین، مقاومت مکانیکی و پایداری شیمیایی مناسب از خواص مطلوب غشاهای ساخته شده در این پژوهش است.»
این پژوهش از تلاش‌های دکتر سید محسن حسینی، عضو هیأت علمی دانشگاه اراک، مهسا نعمتی، دانشجوی دوره دکترای مهندسی شیمی این دانشگاه، و همکارانشان حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Desalination (جلد 359، شماره 1، سال 2015، صفحات 167 تا 175) منتشر شده است.
به گفته‌ی دکتر سید محسن حسینی، امروزه استفاده از مواد پرکننده به خصوص نانوذرات در ساختار غشاها، جهت بهبود خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی آن‌ها در محیط‌های سخت و نیز بهبود خاصیت جداسازی آن‌ها، مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، به علت خاصیت آبدوستی بالا، ظرفیت جذب انتخابی زیاد، پایداری شیمیایی، هزینه‌ی مناسب و رفتار ضد باکتریایی، گزینه‌ی بسیار مناسبی برای این کار است.
وی در ادامه عنوان کرد: «بدین منظور، نوعی غشای نانوکامپوزیتی تبادل یونی، بر پایه‌ی پلی وینیل کلراید و با استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم تهیه گردید و تأثیر این نانوذرات در ساختار غشا، بر عملکرد آن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت.»
بر اساس نتایج بدست آمده از این پژوهش، استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در ساختار غشای تبادل یونی، به میزان قابل ملاحظه‌ای سبب بهبود رفتار مکانیکی، عملکرد جداسازی و الکتروشیمیایی آن‌ها و نیز کاهش میزان مصرف انرژی سیستم، گردیده است. این در حالی است که نمونه‌های تهیه شده، علاوه بر قابلیت رقابت با نمونه‌های صنعتی- تجاری، هزینه‌ی تولید بسیار مناسبی دارند.
همچنین با توجه به اینکه سیستم الکترودیالیز هم اکنون در صنایع پتروشیمی کشور، در واحد تصفیه‌ی آب و پساب به کار می‌رود و از آنجا که غشاها قلب اصلی این فرآیند را تشکیل می‌دهند، اهمیت این نتایج دوچندان می‌شود. این غشاها قابلیت استفاده در فرآیندهای نمک زدایی و شیرین سازی آب را نیز دارند.
حسینی مزیت غشاهای نانوکامپوزیتی تبادل یونی ساخته شده را به صورت خلاصه بدین شرح توصیف کرد: «انتخاب گری و عبوردهی بالا، جداسازی انتخابی، مقاومت الکتریکی پایین، مقاومت مکانیکی و پایداری شیمیایی مناسب از خواص مطلوب غشاهای ساخته شده در این پژوهش است.»
این پژوهش از تلاش‌های دکتر سید محسن حسینی، عضو هیأت علمی دانشگاه اراک، مهسا نعمتی، دانشجوی دوره دکترای مهندسی شیمی این دانشگاه، و همکارانشان حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Desalination (جلد 359، شماره 1، سال 2015، صفحات 167 تا 175) منتشر شده است.
