نمک زدایی از آب دریا با سرعت چندهزار برابر بیشتر از روش های معمول - پیوند تجارت

به گزارش پیوند تجارت، برای اولین بار، محققان از نانوساختار های مبتنی بر فلوئور برای فیلتر کردن نمک از آب استفاده کردند. در مقایسه با روش های نمک زدایی کنونی، این نانوکانال های فلوئوردار سریع تر کار می نمایند.

به گزارش گروه دانشگاه پیوند تجارت، کمبود آب یک مشکل رو به رشد در سراسر دنیا است. نمک زدایی از آب دریا یک روش شناخته شده برای فراوری آب آشامیدنی است، اما هزینه های انرژی در این فرآیند زیاد است. برای اولین بار، محققان از نانوساختار های مبتنی بر فلوئور برای فیلتر کردن نمک از آب استفاده کردند. در مقایسه با روش های نمک زدایی کنونی، این نانوکانال های فلوئوردار سریع تر کار می نمایند، به فشار کمتر و انرژی کمتری احتیاج دارند و فیلتر مؤثرتری هستند.

اگر تابه حال با ماهیتابه ای با روکش تفلون نچسب غذا پخته باشید، احتمالاً دیده اید که مواد مرطوب به راحتی درون تابه می چرخند. این چرخش به این علت اتفاق می افتد که جزء اصلی تفلون فلوئور است، عنصری سبک وزن که به طور طبیعی آبگریز است. تفلون بعلاوه می تواند برای خط لوله ها برای بهبود جریان آب استفاده گردد. چنین رفتاری توجه یوشیمیتسو ایتوه، استادیار گروه شیمی و زیست فناوری دانشگاه توکیو و تیمش را به خود جلب کرد. این موضوع الهام بخش آن ها شد تا آنالیز نمایند که چگونه لوله ها یا کانال های ساخته شده از فلوئور ممکن است در مقیاس بسیار متفاوت، در مقیاس نانو، کار نمایند.

وی می گوید: ما کنجکاو بودیم که ببینیم یک نانوکانال فلوئوردار چقدر ممکن است در فیلتر کردن انتخابی ترکیبات مختلف، به ویژه آب و نمک موثر باشد. پس از اجرای بعضی شبیه سازی های کامپیوتری پیچیده، به این نتیجه رسیدیم که ارزش زمان و کوشش برای ایجاد یک نمونه اولیه را دارد.

در حال حاضر دو راه اصلی برای نمک زدایی از آب وجود دارد. در روش حرارتی، از گرما برای تبخیر آب دریا استفاده می گردد به طوری که آب خالص پس از تبخیر و متراکم شدن، فراوری می گردد. در اسمز معکوس، از فشار برای عبور دادن آب از غشا برای جداسازی نمک، استفاده می گردد. هر دو روش به انرژی زیادی احتیاج دارند. اما آزمایش های ما نشان می دهد که نانوکانال های فلوئوردار به انرژی کمی احتیاج دارند و مزایای دیگری نیز دارند.

این تیم با سنتز شیمیایی حلقه های فلوئور نانوسکوپی، غشا های فیلتراسیونی را ایجاد کردند که در یک لایه لیپیدی غیرقابل نفوذ، روی هم چیده شده و جاسازی شدند. آن ها چندین نمونه آزمایشی با نانورینگ بین 1 تا 2 نانومتر ایجاد کردند.

یوشیمیتسو ایتوه می گوید: تماشا نتایج بسیار هیجان انگیز بود. کانال های کوچک تر ما مولکول های نمک ورودی را کاملاً جداسازی می کردند و کانال های بزرگ تر نیز همچنان نسبت به سایر روش های نمک زدایی و حتی فیلتر های نانولوله های کربنی پیشرفت داشتند. تعجب واقعی برای من این بود که این فرآیند با چه سرعتی انجام شد. نمونه ما چندین هزار برابر سریع تر از دستگاه های معمولی صنعتی و حدود 2400 برابر سریع تر از دستگاه های آزمایشی نمک زدایی مبتنی بر نانولوله کربنی کار کرد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله ای در Science منتشر شده است.