توسعه نانوکانال‌های گرافینی برای تصفیه آب
توسعه نانوکانال‌های گرافینی برای تصفیه آب
پژوهشگران آمریکایی دانشگاه «براون» در بررسی جدید خود، روش جدیدی را برای تصفیه آب با کمک ورقه‌های گرافین ارائه داده‌اند.
هنگامی که صفحات نانومواد دو بعدی مانند گرافین روی هم قرار می‌گیرند، شکاف‌های ریزی بین صفحات ایجاد می‌شود که کاربردهای بالقوه زیادی دارند. در تحقیقی که در مجله Nature Communications منتشر شده است، تیمی از محققان "دانشگاه براون" (Brown University) راهی برای جهت‌دهی به این شکاف‌ها یافتنه‌اند که نانو کانال نامیده می‌شود، روشی که باعث مفیدتر شدن آنها در تصفیه آب و آلاینده های مایع نانومقیاس می‌شود.
رابرت هرت، استاد دانشکده مهندسی براون و از نویسندگان این تحقیق، گفت: "در دهه گذشته، یک زمینه کامل برای مطالعه این شکاف‌های کوچک مربوط به نانومواد دو بعدی ایجاد شده است. شما می‌توانید مواد را در شکاف‌ها ذخیره كنید، رشد دهید و می‌توانید از آنها برای جداسازی آلاینده‌ها و تصفیه آب استفاده كنید."
با این وجود، استفاده از این نانوکانال‌ها برای فیلتراسیون یک مشکل دارند و این به نوع جهت‌گیری کانال‌ها مربوط می‌شود. کانال‌های ایجاد شده میان صفحات گرافین جهت افقی دارند که برای فیلتراسیون مناسب نیستند، چرا که مایعات باید مسیر نسبتا طولانی را طی کنند تا از انتهای یک کانال به دیگری برسند. بهتر است کانال‌ها عمود بر جهت صفحات باشند. در این صورت، مایع فقط به جای عبور از طول و عرض بسیار طولانی‌تر، از ارتفاع عمودی نسبتاً باریک عبور میکند.
رابرت هرت، استاد دانشکده مهندسی براون و از نویسندگان این تحقیق، گفت: "در دهه گذشته، یک زمینه کامل برای مطالعه این شکاف‌های کوچک مربوط به نانومواد دو بعدی ایجاد شده است. شما می‌توانید مواد را در شکاف‌ها ذخیره كنید، رشد دهید و می‌توانید از آنها برای جداسازی آلاینده‌ها و تصفیه آب استفاده كنید."
با این وجود، استفاده از این نانوکانال‌ها برای فیلتراسیون یک مشکل دارند و این به نوع جهت‌گیری کانال‌ها مربوط می‌شود. کانال‌های ایجاد شده میان صفحات گرافین جهت افقی دارند که برای فیلتراسیون مناسب نیستند، چرا که مایعات باید مسیر نسبتا طولانی را طی کنند تا از انتهای یک کانال به دیگری برسند. بهتر است کانال‌ها عمود بر جهت صفحات باشند. در این صورت، مایع فقط به جای عبور از طول و عرض بسیار طولانی‌تر، از ارتفاع عمودی نسبتاً باریک عبور میکند.
هرت در ادامه می‌گوید، اما تاکنون راه مناسبی برای ساخت نانو کانال‌های گرافن به صورت عمودی وجود نداشت، تا زمانی که «موچون لیو»، محقق سابق دکترا در آزمایشگاه هرت، به چنین راهی دست پیدا کرد.
این روش شامل قرار دادن صفحات گرافین روی یک لایه الاستیک است که برای کشش، تحت تنش قرار می‌گیرد. پس از رسوب صفحات، تنش روی بستر آزاد می‌شود و این امر باعث می‌شود تا منقبض شود. زمانی که این اتفاق می‌افتد، گرافین روی دره‌ها و قله‌های تیز جمع می‌شود.
موچون لیو، گفت: "هنگامی که گرافین چین می‌خورد ، شما صفحات و کانال‌ها را از سطح کج می‌کنید. اگر این موضوع زیاد انجام شود، کانال‌ها تقریباً عمودی تراز می‌شوند."
هنگامی که کانال‌ها تقریباً عمودی شوند، مجموعه در اپوکسی محصور می‌شود و سپس قسمت‌های بالا و پایین آن کوتاه می‌شوند تا کانال‌ها در طول ماده باز باشند. محققان این ساختار را «VAGME» نام‌گذاری کرده‌اند که کوتاه شده عبارت «غشاهای گرافین تراز شده بطور عمودی» است.
هرت گفت: "آنچه در نهایت با آن روبرو می‌شویم غشایی با این کانال‌های کوتاه و بسیار نازک است که فقط مولکول‌های بسیار کوچک می‌توانند از آن عبور کنند. به عنوان مثال، مولکول‌های آب می‌تواند از طریق آن عبور کنند، اما آلاینده‌های آلی یا برخی از یون‌های فلزی برای عبور بیش از اندازه بزرگ هستند، بنابراین می‌تواند آنها را فیلتر کنند.
منبع:
https://phys.org
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
لطفا با اشتراک گذاری نظرات خود، ما را در توسعه این بخش از سایت یاری کنید.
سلیمان
۱۴۰۰/۰۲/۲۵راه جالبی هست ولی چرا ازساده ترین راه استفاده نشود زغال چوب خیلی بهتر ازاین ویژگی دارد شما بااستفاده ازدوتکه صافی ومقداری زغال چوب که وسط صافی قرار می گیرد می توانید کثیفترین آبها راتصفیه کنید.
مدیر سیستم
۱۴۰۰/۰۴/۰۲با توجه به تنوع آلاینده‌ها نیاز به مواد و ابزارهای جدیدی است که بتواند انواع مختلف الاینده‌ها را حذف کند و از این رو تحقیقات در این زمینه ادامه دارد.
حیدری
۱۴۰۰/۰۱/۱۲مدیر سیستم
۱۴۰۰/۰۱/۱۵