پیام خوزستان - ایسنا / در یک پژوهش تازه، بررسی جامعی درباره غشاهای نانوکامپوزیتی پلیمری و نقش آنها در تصفیه آب انجام شده است؛ فناوریای که با تکیه بر مواد پیشرفته، در سالهای اخیر جایگاه پررنگتری در مطالعات مربوط به آب و فاضلاب یافته است.
آب آشامیدنی سالم یکی از پایهایترین نیازهای زندگی انسان و دیگر موجودات زنده است، اما تأمین آن در جهان امروز به یکی از چالشهای بزرگ تبدیل شده است. بر اساس اطلاعات مطرحشده در این پژوهش، تنها کمتر از یک درصد از کل آب موجود روی زمین برای آشامیدن مناسب است. این در حالی است که منابع آبی پیوسته در معرض انواع آلودگیها قرار دارند؛ از پسابهای صنعتی و فعالیتهای کشاورزی گرفته تا فاضلاب شهری و تغییرات محیطی و جهانی. در این میان، موادی مانند آفتکشها، فلزات سنگین سمی، اسیدهای آلی، کودها، رنگها، ترکیبات فنولیک، مواد هالوژنه و ریزاندامگان حتی در مقدار کم هم میتوانند به سلامت انسان، زیستبومهای آبی و محیط زیست آسیب جدی وارد کنند. همین مسئله باعث شده تصفیه آب دیگر فقط یک موضوع فنی نباشد، بلکه به مسئلهای حیاتی برای سلامت عمومی و توسعه پایدار تبدیل شود.
در سالهای گذشته، روشهای مختلفی برای تصفیه آب و فاضلاب به کار گرفته شدهاند، از جمله فیلتراسیون معمولی، انعقاد و لختهسازی و سامانههای تصفیه بیولوژیکی. با این حال، نیاز به روشهایی کارآمدتر، کمهزینهتر و سازگارتر با استانداردهای جدید باعث شده فناوریهای تازهتری مورد توجه قرار گیرند. یکی از مهمترین این فناوریها، فناوری غشایی است. غشا در سادهترین بیان، یک لایه بسیار نازک است که میتواند برخی مواد را از خود عبور دهد و برخی دیگر را نگه دارد. این فناوری در چند دهه اخیر رشد چشمگیری داشته و به دلیل مزیتهایی مانند کوچکتر شدن تجهیزات، نازک است و میتواند برخی مواد را از خود عبور دهد و برخی دیگر را نگه دارد. فناوری فوق در چند دهه اخیر رشد چشمگیری داشته و به دلیل مزیتهایی مانند کوچکتر شدن تجهیزات، کاهش انرژی مورد نیاز، هزینه سرمایهای کمتر، سادگی عملیات، نیاز کمتر به مواد شیمیایی در جهان دارد و پیشبینی میشود بازار جهانی آن تا سال ۲۰۳۰ رشد بسیار زیادی را تجربه کند.
در پژوهشی با همین موضوعیت، عهدیه امجدی، استادیار مهندسی پلیمر دانشگاه مراغه، به همراه یک همکار از همین دانشگاه، به بررسی پیشرفتهای موجود در غشاهای نانوکامپوزیتی پلیمری و کاربرد آنها در تصفیه آب پرداختهاند. به بیان ساده، موضوع این بررسی بر نوعی غشای پیشرفته متمرکز است که با افزودن نانومواد به ساختار غشاهای پلیمری، تلاش میکند کارایی تصفیه آب را افزایش دهد و برخی مشکلات رایج در غشاهای معمولی را کاهش دهد.
روش انجام این پژوهش از نوع مطالعه مروری بوده است. در چنین مطالعاتی، پژوهشگران به جای انجام آزمایش تازه روی نمونههای جدید، نتایج و گزارشهای علمی منتشرشده پیشین را گردآوری، مقایسه و تحلیل میکنند تا تصویری کلی از وضعیت دانش در یک زمینه به دست دهند. در این تحقیق نیز هدف اصلی، مرور پیشرفتهای جاری در کاربرد غشاهای نانوکامپوزیتی پلیمری در تصفیه آب بوده است. بر همین اساس، محققان به بررسی انواع نانوذراتی پرداختهاند که در این غشاها به کار میروند و نیز به روشهای مختلف ساخت این غشاها اشاره کردهاند.
یافتههای این مطالعه نشان میدهند آلودگی آب یکی از چالشهای جدی زیستمحیطی جهان امروز است و در میان فناوریهای موجود، جداسازی غشایی نتایج امیدوارکنندهای در حذف یا بازیابی آلایندههای گوناگون داشته است. همچنین پژوهشهای متعدد نشان دادهاند که غشاهای پلیمری قابلیت بالایی برای تصفیه آب و فاضلاب دارند. با این حال، این غشاها بدون مشکل نیستند و مسائلی مانند گرفتگی، رشد میکروبی، افت شار، پایداری مکانیکی و حرارتی پایین و عمر کمتر، از محدودیتهای مهم آنها به شمار میرود.
بر پایه اطلاعات ارائهشده این تحقیق، غشاهای نانوکامپوزیتی پلیمری برای رفع همین محدودیتها معرفی شدهاند. این غشاها با بهرهگیری از نانوذراتی مانند نانولولههای کربنی، اکسید تیتانیوم، نقره، مس و اکسید گرافن، توانستهاند توجه زیادی را در تصفیه آب از آلایندههایی مانند ریزاندامگان، مواد شیمیایی و رنگها جلب کنند. افزودن نانومواد میتواند ویژگیهایی مانند خاصیت ضدباکتری، مقاومت مکانیکی بهتر، مقاومت حرارتی بیشتر و عملکرد ضدگرفتگی مناسبتر ایجاد کند؛ ویژگیهایی که برای افزایش بازده و دوام غشا اهمیت زیادی دارند.
اهمیت این یافتهها که در «نشریه مهندسی شیمی ایران» وابسته به انجمن مهندسی شیمی ایران منتشر شدهاند، در آن است که نشان میدهند آینده تصفیه آب تنها به بهبود روشهای قدیمی محدود نیست، بلکه به توسعه مواد پیشرفته نیز وابسته است. وقتی غشاها در برابر گرفتگی مقاومتر باشند و بتوانند آلایندهها را بهتر جدا کنند، هم کیفیت آب خروجی بهتر میشود و هم هزینههای نگهداری و تعویض تجهیزات کاهش مییابد. از این نظر، غشاهای نانوکامپوزیتی میتوانند برای صنعت و همچنین پژوهشهای دانشگاهی ارزش زیادی داشته باشند.
با این حال، محققان به چالشها نیز بهروشنی اشاره میکنند. یکی از مهمترین مشکلات، توزیع یکنواخت نانوذرات در ساختار غشا و تثبیت آنهاست تا از آزاد شدن این ذرات جلوگیری شود. هزینه بالای ساخت این غشاها، دشواری تولید در مقیاس بزرگ، کاهش احتمالی عملکرد در بلندمدت و همچنین نگرانیهای زیستمحیطی و بهداشتی درباره شسته شدن نانوذرات، از دیگر موانع مهم هستند. به همین دلیل، پژوهشگران تأکید کردهاند که تحقیقات آینده باید بر ساخت غشاهای مقرونبهصرفه، پایدار، سازگار با محیط زیست و دارای ویژگی ضدگرفتگی مناسب متمرکز شود تا استفاده گستردهتر از آنها در صنایع مختلف ممکن شود.