تسریع ۲۴۰۰ برابری نمک زدایی آب با فلوئور!

تسریع ۲۴۰۰ برابری نمک زدایی آب با فلوئور!

پژوهشگران می گویند، نانوساختارهای فلوئور می توانند آب را 2400 برابر سریع تر از نانولوله های کربنی نمک زدایی کنند.


به گزارش گردو دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، قسمتی از یک تار مو را تصور کنید. این سطح کوچک که تقریباً یک میلیونم متر قطر دارد، در مقایسه با منافذ موجود در نوع جدیدی از فیلتر که توسط مهندسان دانشگاه "توکیو" در ژاپن تولید شده اند، بسیار بزرگ هستند!
پژوهشگران در مقاله ای که بتازگی در مجله معتبر ساینس(Science) انتشار یافته است، روش جدید خودرا برای نمک زدایی آب با بهره گیری از حلقه های فلوئور به قطر ۱ تا ۲ نانومتر معرفی کرده اند. خواص آبگریز این ماده شیمیایی به توانایی قابل توجه آن در فیلتر کردن مولکول های نمک با سرعت و کارایی چشم گیر کمک می نماید.
"یوشیمیتسو ایتو" مهندس مواد و یکی از نویسندگان این مطالعه می گوید: دیدن نتایج بصورت مستقیم بسیار هیجان انگیز بود. کانال های آزمایشی کوچک تر ما مولکول های نمک ورودی را کاملاً رد می کردند و کانال های بزرگ تر نیز نسبت به سایر تکنیک های نمک زدایی و حتی فیلترهای نانولوله های کربنی پیشرفته، پیشرفت قابل توجهی را نشان دادند.

فلوئور عنصر مناسبی برای منافذ بسیار کوچک است
نوآوری کلیدی در این تکنولوژی جدید نمک زدایی، "فلوئور" است، یک عنصر آبگریز که مدت ها است مورد توجه است. این تصادفی نیست که فلوئور یک عنصر کلیدی در تفلون است که در تابه های نچسب برای جلوگیری از چسبیدن غذاهای سرخ شدنی مانند تخم مرغ و همین طور درون لوله ها استفاده می شود تا مایعات به شکل بهتری جریان پیدا کنند.
در سطح نانو، فلوئور یون های دارای بار منفی همچون کلر موجود در نمک (NaCl) را دفع می کند. خواص الکتریکی آن همین طور توده هایی از مولکول های آب را می شکند که می توانند مایع را تا حد امکان آزادانه جریان دهند.
پژوهشگران با چیدن چندین حلقه فلوئور روی هم غشاهایی برای تشکیل لوله ایجاد کردند. آنها لوله ها را در کنار هم در لایه ای از مولکول های لیپیدی قرار دادند که آب بند نبودند و چیزی شبیه غشای سلولی ایجاد کردند. بدین ترتیب از مولکول های آب استقبال می شود، اما از مولکول های نمک جلوگیری می شود.
"ایتو" می گوید: تعجب من از این بود که این روند با چه سرعتی اتفاق می افتد. نمونه ما چندین هزار برابر سریع تر از دستگاه های رایج صنعتی و حدود ۲۴۰۰ برابر سریع تر از دستگاه های نمک زدایی آزمایشی مبتنی بر نانولوله های کربنی عمل کرد.

راه طولانی تا تجاری سازی
تبدیل آب دریا به چیزی که انسان بتواند بنوشد، یک ظرفیت تکنولوژیکی حیاتیست که روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند.
"ایتو" می گوید: هم اکنون دو راه اصلی برای نمک زدایی آب وجود دارد: استفاده از گرما برای تبخیر آب دریا بطوریکه بصورت آب خالص میعان شود، یا با اسمز معکوس که از فشار برای هل دادن آب به داخل غشایی که نمک را فیلتر می کند، استفاده می نماید.
در صورتیکه ثابت شده است که این فناوری ها در مقیاس های بزرگ عملی هستند، اما به انرژی زیادی نیاز دارند. حالا نتایج اولیه این مطالعه جدید نشان میدهد که نانوساختارهای فلوئور می توانند پیشرفت بزرگی در نمک زدایی آب باشند که بسیار کارآمدتر هستند، چونکه بگفته پژوهشگران نانوکانال های فلوئور به انرژی کمی نیاز دارند.
هم اکنون، پروسه تولید مواد جدید به انرژی زیادی نیاز دارد، اما پژوهشگران فکر می کنند که می توانند این هزینه ها را کاهش دهند.
"ایتو" می گوید: باتوجه به طول عمر غشاها و هزینه های عملیاتی کم آنها، هزینه کلی بسیار کمتر از روش های فعلی خواهد بود.
مطالعه فعلی چشم گیر است، اما تا یک نمونه کاربردی که جامعه بتواند به آن تکیه کند، فاصله بسیاری دارد. "ایتو" می گوید: نمونه های آزمایشی ما تک کاناله بودند، اما با کمک سایر متخصصان امیدواریم که در چند سال آینده غشایی به طول حدود یک متر ایجاد نماییم.
پژوهشگران همین طور برنامه هایی جهت بررسی کاربرد این فناوری، فراتر از نمک زدایی آب دارند.
"ایتو" می گوید: ما همین طور درحال بررسی این هستیم که آیا غشاهای مشابه می توانند برای کاهش کربن دی اکسید یا سایر محصولات زائد نامطلوب انتشار یافته توسط صنایع مختلف استفاده شوند یا خیر.



1401/02/26
09:20:02
5.0 / 5
237
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۸ بعلاوه ۵