افزایش ۹۳ درصدی بازده آبشیرینکنها با فناوری نانو
به گزارش بخش اقتصاد وبانگاه بر اساس دادههای منتشرشده در ایسنا، محققان دانشگاه صنعتی اصفهان با بهرهگیری از فناوری نانو و طراحی دقیق سطح غشاهای پلیمری، بازده فرایند آبشیرینکن خورشیدی را به بیش از ۹۳ درصد رساندند. این دستاورد با تغییر ساختار سطح غشاهای پلیوینیلیدن فلوراید و افزودن نانوذرات کربن حاصل شده است.
سطح غشاهای توسعهیافته بهگونهای طراحی شده که نور خورشید را بهطور مؤثر جذب و ذخیره میکند و همزمان انتقال آب را تسهیل مینماید. این غشاها نه تنها بازده بالایی دارند، بلکه با فناوری سطح ضدآب نانویی، عملکرد پایدار طولانیمدت حتی در حضور مواد فعال سطحی را تضمین میکنند.
بحرانهای آب و انرژی از مهمترین چالشهای جهانی قرن حاضر محسوب میشوند و کشورهای مختلف به دنبال راهکارهایی برای تأمین پایدار آب شیرین هستند. استفاده از انرژی خورشیدی برای تبخیر و تقطیر آب از طریق غشاهای نیمهتراوا، یکی از مسیرهای پیشرفته و کارآمد در این زمینه است.
محققان دانشگاه صنعتی اصفهان با هدف افزایش بازده و طول عمر عملیاتی این فناوری، غشاهای PVDF با ساختار سطحی بهینه را طراحی کردهاند. این تیم با بهرهگیری از فناوری نانو، نانوذرات کربن را به محلولهای پلیوینیلیدن فلوراید اضافه کرده و غشاهایی با سطحی خشن و متخلخل تولید کردند.
مطالعات نشان میدهد که ساختار سطح غشا با پارامترهایی مانند زبری متوسط و تخلخل رابطهای مستقیم دارد. برای نمونه، غشایی با زبری سطح متوسط ۳۰۶.۷ نانومتر و تخلخل ۳۲.۶٪ بیشترین بازده تبخیر را داشت که به ۹۳.۵ درصد رسید.
ویژگی کلیدی این غشاها، تغییر سطح با استفاده از پلاسمای کم فشار و مونومرهای پرفلوئوروکتیل آکریلات است که سطح را ضدآب و ضدچربی میکند. این اصلاح سطحی باعث میشود غشا در تماس طولانیمدت با محلولهای خوراک شامل سورفکتانتها، عملکرد پایدار خود را حفظ کند.
این پژوهش نشان داد که ترکیب نانو و مهندسی سطح امکان طراحی غشاهایی را فراهم میآورد که هم عملکرد تبخیر بالا داشته باشند و هم در برابر خیس شدن و تجمع آلایندهها مقاوم باشند. این نوع طراحی میتواند زمینه را برای تولید آب شیرین از منابع مختلف و بهویژه در مناطق کمآب فراهم کند.