تولید آزمایشگاهی فیلتر تصفیه آب با قابلیت خود تمیزکنندگی

تولید آزمایشگاهی فیلتر تصفیه آب با قابلیت خود تمیزکنندگی

آب و غذا

محققان دانشگاه رازی کرمانشاه موفق به سنتز نوعی غشای نانوکامپوزیتی با قابلیت خودتمیزکنندگی شدند. در ساختار این غشاها از نانوذرات فتوکاتالیست استفاده شده به‌نحوی‌که با دریافت نور خورشید، گرفتگی غشا تا حدود زیادی مرتفع می‌شود.

حدیث زنگنه، دانش‌آموخته مقطع دکتری دانشگاه رازی کرمانشاه با اشاره به مشکل گرفتگی غشاها به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین عیوب غشاهای تصفیه آب در خصوص اقدامات انجام شده در این طرح در جهت رفع این مشکل گفت: گرفتگی غشا موجب کاهش طول عمر غشا و کاهش جریان آب خروجی از آن می‌شود. یکی از راهکارها برای کاهش پدیده گرفتگی غشا، افزایش آب‌دوستی آن است. ما در طرح حاضر ضمن استفاده از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به‌عنوان عامل آب‌دوست کننده غشا، از خاصیت فتوکاتالیستی آن نیز جهت اعطای خاصیت خود تمیزکنندگی بهره برده‌ایم.

حضور نانوذرات در ساختار این غشاها طول عمر آن‌ها را افزایش و هزینه‌های مربوط به تعویض زودهنگام غشا را به‌مراتب کاهش خواهد داد.

این محقق در رابطه با سازوکار عملکرد تمیزکنندگی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم افزود: همان‌طور که عنوان شد در این تحقیق از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم اصلاح‌شده به‌عنوان عامل آب‌دوست کننده غشا و همچنین به‌عنوان عامل تمیزکننده غشا استفاده شده است. این نانوذرات با دریافت نور خورشید رادیکال‌های آزاد تولید می‌کنند که این رادیکال‌ها با عوامل گرفتگی غشا وارد واکنش شده و آن‌ها را تخریب می‌کند.

نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به‌خودی‌خود بازده کوانتومی پایینی دارد، بدین معنی که خاصیت فتوکاتالیستی آن با تابش اشعه فرابنفش فعال می‌شود. از سوی دیگر قرارگیری غشای پلیمری در معرض اشعه فرابنفش موجب تخریب غشا می‌شود. ما در این طرح با اعمال اصلاح ساختاری در نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم و دوپ کردن آن با بور، سیلیکا و کبالت فریت به‌طور همزمان موجب کاهش میزان انرژی فعال‌سازی از ناحیه فرابنفش به ناحیه مرئی و همچنین موجب افزایش بازدهی کوانتومی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم شدیم.

این محقق اضافه کرد:‌ بر اساس نتایج آزمون‌ها عملیاتی انجام‌شده بر روی غشاهای تصفیه آب حاوی درصدهای مختلفی از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم اصلاح‌شده، غشای پلیمری حاوی ۰٫۵ درصد وزنی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم اصلاح‌شده دارای کمترین زاویه تماس، ۴۹٫۳ درجه در مقایسه با غشای خالص با زاویه تماس ۶۲٫۵ است. همچنین نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم موجب افزایش ۲٫۳ برابری تراوایی غشا و کاهش چشمگیر میزان گرفتگی برگشت‌ناپذیر غشا از ۴۷٫۳ درصد به سه درصد شده‌اند.

نتایج این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر حدیث زنگنه دانش‌آموخته مقطع دکتری، دکتر علی‌اکبر زینتی زاده، دکتر سیروس زین‌الدینی و دکتر مصطفی فیضی از اعضای هیات علمی دانشگاه رازی کرمانشاه است، در مجله Separation and Purification Technology با ضریب تأثیر ۵٫۱۰۷ (جلد ۲۰۹،  سال ۲۰۱۹، صفحات ۷۶۴ تا ۷۷۵) منتشر شده است.