نوآوری نانویی محققان ارومیه در حذف آلاینده‌های سنگین از آب

نوآوری نانویی در تصفیه آب با غشاهای نانوکامپوزیتی

پژوهشگران دانشگاه ارومیه با تکیه بر فناوری نانو، روشی ابتکاری برای تصفیه آب و حذف آلاینده‌ها و فلزات سنگین از منابع آبی ارائه کرده‌اند. این تحقیق بر توسعه غشاهای نانوکامپوزیتی مبتنی بر پلی‌سولفون (PSU) با افزودن نانوذرات ZIF-۸ متمرکز است. هدف اصلی این پروژه، ارتقاء کارایی غشاها در حذف آلاینده‌هایی مانند نمک‌ها و فلزات سنگین و همچنین بهبود ویژگی‌های ضدآلودگی آن‌ها بوده است. با توجه به چالش‌های روزافزون تأمین آب شیرین و آلودگی‌های صنعتی، نیاز به روش‌های مؤثر تصفیه آب بیش از پیش احساس می‌شود و این غشاهای نانوکامپوزیتی پاسخی به این نیاز حیاتی است.

در این پژوهش، غشاهای پلی‌سولفون با استفاده از ذرات ZIF-۸ در اندازه‌های مختلف (از جمله ۱۴، ۲۳، ۶۵، ۱۴۴ و ۲۶۲ نانومتر) ساخته شده و از روش انجماد فازی برای تولید آن‌ها استفاده گردید. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که اندازه ذرات نانو تأثیر قابل توجهی بر عملکرد غشا دارد. به طور خاص، غشاهایی که با ذرات ZIF-۸ به اندازه ۱۴ نانومتر اصلاح شده بودند، بهترین بازدهی را از خود نشان دادند.

عملکرد غشاهای اصلاح‌شده با نانوذرات

غشاهای اصلاح‌شده با ۱۴ نانومتر ZIF-۸ در حذف آلاینده‌های یونی و فلزات سنگین عملکرد چشمگیری داشتند:

• حذف یون سدیم با راندمان ۵۷٫۳۵٪
• حذف یون منیزیم با راندمان ۵۹٫۵۰٪
• حذف فلز سنگین سرب با راندمان ۹۶٫۲۵٪
• حذف فلز سنگین مس با راندمان ۹۰٫۵۶٪

این نتایج تأکید می‌کند که این غشاها پتانسیل بالایی برای تصفیه فاضلاب و منابع آبی آلوده به فلزات سمی دارند.

ارزیابی ساختاری با تکنیک‌های پیشرفته

برای بررسی دقیق ساختار، خواص فیزیکی و توزیع نانوذرات در ماتریس پلی‌سولفون، از ابزارهای پیشرفته‌ای استفاده شد. این تکنیک‌ها شامل طیف‌سنجی مادون‌قرمز FTIR، پخش پرتو ایکس XRD، آنالیز حرارتی TGA، میکروسکوپ الکترونی میدان FE-SEM، آنالیز پراکندگی اشعه ایکس EDAX، میکروسکوپ نیروی اتمی AFM و اندازه‌گیری زاویه تماس CA بودند. این ارزیابی‌ها صحت عملکرد غشاهای توسعه‌یافته را تأیید کردند.

«غشاهای اصلاح‌شده با ذرات ZIF-۸ اندازه ۱۴ نانومتر دارای بهترین عملکرد هستند و مقاومت بالایی در برابر آلودگی‌های میکروبی نشان می‌دهند.»

«این دستاورد می‌تواند به‌عنوان یک راهکار نوین در صنعت تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار گیرد و به حفظ منابع آبی کمک کند.»

در نتیجه‌گیری، این پژوهش که با حمایت ستاد فناوری نانو ایران صورت گرفته است، نشان می‌دهد که استفاده هدفمند از نانوذرات می‌تواند تحولی در فرآیندهای جداسازی و تصفیه آب ایجاد کند. غشاهای نانوکامپوزیتی توسعه‌یافته نه تنها کارایی حذف آلاینده‌ها را به طور چشمگیری افزایش می‌دهند، بلکه پایداری بیشتری در برابر عوامل تخریب‌کننده محیطی دارند، امری که در مدیریت پایدار منابع آبی بسیار حائز اهمیت است.