فرایند شیرین سازی آب دریا با استفاده از سنتز غشای جدید نانوکامپوزیتی
کاهش میزان آب جهان مدرن را با مشکلات جدی روبه‌رو کرده است. یکی از راه‌های تولید آب آشامیدنی، شیرین کردن آب دریا از طریق نمک‌زدایی است. یکی از فرایندهای متداول نمک‌زدایی، نمک‌زدایی گرمایی است. مهمترین محدودیت فرایند نمک‌زدایی گرمایی، نیاز به مصرف بالای انرژی در مرحله‌ی تبخیر است. بنابراین با توجه به تلاش کشور در جهت کاهش مصرف انرژی و موضوع گرمایش زمین، استفاده از روش‌های سنتی شیرین سازی آب دریاها توجیه چندانی نخواهد داشت. ازاین‌رو محققان همیشه به دنبال ارائه و معرفی روش‌های جدید و بهینه‌ی شیرین سازی آب بوده‌اند.
مهندس زهیر دباغیان ضمن معرفی روش اسمز معکوس به‌عنوان رایج‌ترین فرایند نمک‌زدایی در سالهای اخیر، ضمن تبیین اهداف دنبال شده در این طرح گفت: «در حال حاضر تکنولوژی غشایی اسمز معکوس رایج‌ترین نوع نمک‌زدایی غشایی است. اما مصرف بالای انرژی در این روش به‌واسطه‌ی نیاز به اعمال فشار بالا و همچنین مسئله‌ی گرفتگی بیولوژیکی غشاها، استفاده از این روش را با محدودیت جدی مواجه کرده است. ازاین‌رو فرایند اسمز مستقیم در توسعه‌ی فناوری‌های غشایی مورد توجه واقع شده است. با این حال، قطبش غلظتی که در واقع پدیده‌ای است که به علت تجمع ذرات نمک بر روی سطح غشا به وجود می آید، مهمترین مشکل غشای اسمز مستقیم می باشد. هدف از انجام این تحقیق سنتز یک غشای ایده‌آل با هدف بهینه کردن فرایند اسمز مستقیم در نمک‌زدایی آب دریا بوده است.»
وی در ادامه افزود: «استفاده از غشای سنتز شده در طرح حاضر منجر به افزایش بازدهی فرایند نمک‌زدایی از آب دریا شده و کاهش هزینه‌ی آن را در پی خواهد داشت.»
نانوالیاف کربن شامل الیاف تک‌مولکولی با قطر حدوداً چند ده نانومتر، به دلیل داشتن خواص مکانیکی و الکتریکی استثنایی در زمره‌ی مواد ممتاز مهندسی طبقه‌بندی می‌شود. این مواد مساحت سطح، تخلخل و مقاومت شیمیایی بالایی دارند. در طرح حاضر غشاهای نانوساختاری متشکل از سلولز و نانوالیاف کربنی عامل دار شده سنتز شده است. حضور این نانوالیاف کربنی موجب افزایش خاصیت آب‌دوستی غشا شده و از این طریق بازدهی فرایند اسمز مستقیم را افزایش داده است.
به گفته‌ی دباغیان، در این طرح، غشاهای فوق العاده متخلخل سلولز تری استات مورد استفاده در فرایند اسمز مستقیم با کمک نانو الیاف های کربنی ساخته شده‌است. نانوالیاف به‌کاررفته در ساختار این غشاها به سه صورت نانوالیاف خام، نانوالیاف عامل دار شده آمینی و نانوالیاف عامل دار شده کربوکسیلی بوده‌است. سپس غشاهای سنتز شده از منظر خواص سطحی و ساختاری ارزیابی شده و عملکرد آن‌ها در فرایند اسمز مستقیم با آب دریای خزر مورد ارزیابی قرار گرفته است.
نتایج به‌دست‌آمده بیانگر این مطلب است که غشاهای اصلاح‌شده توسط نانوالیاف کربنی آمینی عملکرد بهتری در مقایسه با غشاهای اصلاح‌شده با نانوالیاف کربنی کربکسیلی در فرایند اسمز مستقیم از خود بروز می‌دهند.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر احمد رحیم‌پور و پروفسور محسن جهانشاهی– اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی بابل- و زهیر دباغیان- دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی Desalination (جلد 381، سال 2016، صفحات 117 تا 125) به چاپ رسیده است.
