تسریع ۲۴۰۰ برابری نمک زدایی آب با فلوئور!

خرید بک لینک: پژوهشگران می گویند، نانوساختارهای فلوئور می توانند آب را 2400 برابر سریع تر از نانولوله های کربنی نمک زدایی کنند.
به گزارش خرید بک لینک 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 ساخته شده اند، بسیار بزرگ هستند!
محققان در مقاله ای که اخیرا در مجله معتبر ساینس(Science) انتشار یافته است، روش جدید خویش را برای نمک زدایی آب با استفاده 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 به صورت 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 پیشگیری از چسبیدن غذاهای سرخ شدنی مانند تخم مرغ و همینطور 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 همینطور توده هایی از مولکول های آب را می شکند که می توانند مایع را تا حد امکان آزادانه جریان دهند.
محققان 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 دستگاههای رایج صنعتی و حدود ۲۴۰۰ برابر سریع تر از دستگاههای 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 حیاتی می باشد 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 به صورتی که به صورت 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 حالیکه 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 داده است که نانوساختارهای فلوئور می توانند پیشرفت بزرگی در نمک زدایی آب باشند که بسیار کارآمدتر هستند، چونکه به قول محققان نانوکانال های فلوئور به انرژی کمی نیاز دارند.
هم اکنون، فرایند تولید مواد جدید به انرژی زیادی نیاز دارد، اما محققان فکر می کنند که می توانند این هزینه ها را کاهش دهند.
“ایتو” می گوید: با عنایت 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.
محققان همینطور برنامه هایی جهت بررسی کاربرد این فناوری، فراتر از نمک زدایی آب دارند.
“ایتو” می گوید: ما همینطور 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.

منبع:

دسته‌ها