پژوهشگران دانشگاه تهران با طراحی و ساخت یک غشای نانویی جدید، توان عبور آب از غشا را نزدیک به ۱۰ برابر افزایش دادند و همزمان میزان حذف آلایندههای رنگی از آب را بهبود بخشیدند؛ دستاوردی که میتواند راهکاری مؤثر برای تصفیه پساب صنایع رنگرزی و نساجی باشد.
به گزارش دیدهبان علم ایران، پژوهشگران دانشگاه تهران در پژوهشی مشترک با محققانی از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، موفق به طراحی نوعی غشای پیشرفته برای جداسازی رنگهای موجود در پساب صنعتی از آب و نمک شدند. این غشا با استفاده از صفحات بسیار نازک «دیسولفید مولیبدن» اصلاحشده با مشتقات اسید آلفا لیپوئیک ساخته شده است.
این پژوهش توسط زهرا نادیزاده، فارغالتحصیل مقطع دکتری دانشکده شیمی دانشگاه تهران و دکتر حسین مهدوی از دانشکده شیمی دانشکدگان علوم دانشگاه تهران و دکتر رسول مرادی از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی انجام شده است.
یکی از مشکلات اصلی غشاهای مورد استفاده در تصفیه آب این است که افزایش سرعت عبور آب معمولاً با کاهش توانایی غشا در جداسازی آلایندهها همراه میشود. پژوهشگران در این مطالعه تلاش کردند این مشکل را با قرار دادن یک لایه بسیار نازک از ماده نانویی اصلاحشده بین لایههای غشا برطرف کنند.
در غشای جدید، صفحات نانویی دیسولفید مولیبدن با استفاده از مشتقات اسید آلفا لیپوئیک و گروههای شیمیایی خاص اصلاح شدند. این اصلاح باعث شد صفحات نانویی بهتر در ساختار غشا پخش شوند و به شکل مؤثرتری در ایجاد مسیرهای عبور آب نقش داشته باشند.
نتایج آزمایشها نشان داد بهترین نمونه ساختهشده، با عنوان iTFCN-0.01، توان عبور آب را به ۹۲.۸ لیتر بر مترمربع در ساعت به ازای هر بار فشار رسانده است؛ در حالی که این مقدار برای غشای معمولی مورد مقایسه تنها ۹.۵ بود. به بیان سادهتر، ظرفیت عبور آب در غشای جدید تقریباً ۱۰ برابر افزایش یافت.
افزایش سرعت عبور آب تنها مزیت غشای جدید نبود. این غشا همزمان توانست عملکرد مناسبی در جداسازی رنگهای موجود در آب داشته باشد.
یکی دیگر از چالشهای تصفیه پساب، تجمع مواد آلاینده روی سطح غشا و کاهش تدریجی کارایی آن است. پژوهشگران در این مطالعه نشان دادند اصلاح صفحات نانویی موجب آبدوستتر شدن سطح غشا و ایجاد یک لایه آب در سطح آن میشود؛ این لایه تا حدی مانع چسبیدن مواد آلاینده به غشا شده و امکان بازیابی عملکرد آن پس از شستوشو را افزایش میدهد.
نتایج این پژوهش همچنین نشان داد استفاده بیشتر از ماده نانویی الزاماً به عملکرد بهتر غشا منجر نمیشود. بهترین عملکرد در غلظت ۰.۰۱ درصد وزنی به دست آمد و افزایش این مقدار به ۰.۰۱۵ درصد باعث تجمع صفحات نانویی و افزایش ناهمواری سطح شد؛ در نتیجه، توان عبور آب کاهش یافت و عملکرد غشا افت کرد.
پژوهشگران بر این اساس تأکید کردهاند که انتخاب نوع ماده اصلاحکننده، میزان استفاده از صفحات نانویی و نحوه ساخت غشا باید با دقت کنترل شود تا بتوان همزمان سرعت بالای عبور آب، جداسازی مناسب آلایندهها و مقاومت بهتر در برابر گرفتگی را به دست آورد.
اهمیت این یافته از آنجا ناشی میشود که پساب صنایع نساجی و رنگرزی معمولاً حاوی مقادیر قابلتوجهی رنگهای مصنوعی، مواد شیمیایی و نمک است و حذف همزمان رنگها و مدیریت نمک موجود در این پسابها یکی از چالشهای مهم تصفیه آب به شمار میرود.
پژوهشگران معتقدند غشای توسعهیافته در این مطالعه میتواند گزینهای امیدبخش برای تصفیه پسابهای صنعتی، بهویژه پسابهای حاوی رنگ، باشد و زمینه را برای توسعه نسل جدید غشاهای کارآمدتر در بازچرخانی آب و استفاده مجدد از منابع آبی فراهم کند.
این مقاله با عنوان α-Lipoic acid-functionalized MoS2 nanosheets for interlayered TFC membranes: Overcoming the permeability-selectivity trade-off performance در مجله بسیار معتبر Journal of Membrane Science منتشر شده و در ۱۵ اگوست ۲۰۲۶ بهصورت آنلاین در دسترس قرار گرفته است.
انتهای پیام
* نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخشهای موردنیاز علامتگذاری شدهاند