پژوهشگران دانشگاه کاشان موفق به تهیه‌ی نانوغشایی با منافذ متفاوت به کمک فرآیند فتوپلیمریزاسیون شدند.
ارایه‌ی روشی جدید برای تولید نانوغشاهای پلیمری در دانشگاه کاشان
پژوهشگران دانشگاه کاشان موفق به تهیه‌ی نانوغشایی با منافذ متفاوت به‌کمک فرآیند فتوپلیمریزاسیون شدند.
دکتر احمد اکبری، عضو هیئت علمی دانشگاه کاشان، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد فناوری نانو گفت: «معمولاً جداسازی نمک‌های تک ظرفیتی و دو ظرفیتی و حل شده‌های غیر یونی با وزن مولکولی کمتر از ۲۰۰۰ گرم بر مول، عامل اصلی استفاده از غشاهای جدید با خواصی بین خواص غشاهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون گردیده‌است».
دکتر اکبری افزود: «در این پروژه، ساخت نانوغشا با استفاده از فرآیند فتوپلیمریزاسیون مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به‌بررسی عواملی همچون نوع پلیمر اضافی در تهیه‌ی محلول ریسندگی برای تولید غشای پلی سولفون اولیه از نوع اولترافیلتراسیون، غلظت محلول منومر هنگام انجام واکنش پلیمریزاسیون و مدت زمان تابش اشعه‌ی ماورای بنفش (در اثر این دو عامل، غلظت پلیمر ایجاد شده در سطح و عمق غشا تغییر می‌کند)، پرداخته شده‌است».
در این کار، اسید اکریلیک به عنوان منومر و پلی اتیلن گلیکول با وزن ملکولی‌های مختلف به عنوان پلیمر اضافی در تهیه‌ی محلول ریسندگی (محلول ریخته‌گری)، انتخاب شده‌است.
محقق پژوهش در رابطه با مزیت نانوغشاها گفت: «دارا بودن ظرفیت جداسازی یون‌ها از محلول در فشارهای نسبتاً پایین از ویژگی‌های منحصربه‌فرد نانوغشاها است که به‌دلیل داشتن بار یونی در سطح خود از این ویژگی برخوردارند و علی‌رغم داشتن روزنه‌های بزرگتر از شعاع یونی، یون‌های موجود در محلول دارای میزان احتباس بالایی هستند».
وی افزود: «در حقیقت طبق تعریف، نانوغشاها غشاهایی هستند که در هنگام فیلتراسیون محلول‌های حاوی کلرید سدیم، دارای میزان احتباس ۲۰ الی ۸۰ درصد باشند. لذا با توجه به این تعریف و نتایج حاصل، ملاحظه می‌گردد که غشاهای تولیدی به کمک فرآیند فتوپلیمریزاسیون دارای ویژگی نانوغشاها هستند و با توجه به محدوده‌ی اندازه‌ی منافذ آنها می‌توانند در تصفیه‌ی پساب و نمک‌زدایی آب دریا استفاده شوند».
دکتر اکبری در مورد نحوه‌ی ساخت نانوغشا گفت: «محلول ریخته‌گری با حل کردن مقدار مشخص از پلی سولفون در حلال ۱- متیل، ۲-پیرولیدون تهیه شد. سپس پلیمر پلی اتیلن گلیکول به‌عنوان مواد پرکننده و اضافی، افزوده شد و از آن فیلم پلیمری تهیه گردید. به‌منظور تبدیل غشاهای اولترافیلتراسیون اولیه به نانوغشا از فرآیند فتوپلیمریزاسیون به‌کمک اشعه‌ی ماورای بنفش بهره گرفته شد. در اثر برخورد اشعه‌ی ماورای بنفش به سطح غشا و با توجه به فتواکتیو بودن پلی سولفون، رادیکال‌های آزاد در سطح غشا ایجاد شده و در حضور اسید اکریلیک عمل پلیمریزاسیون انجام می‌گیرد و پلیمر تشکیل شده با سطح غشا پیوند کووالانسی برقرار می‌کند».
گفتنی است که استفاده از پلی اتیلن گلیکول، موجب افزایش نفوذپذیری نانوغشا می‌شود، همچنین با افزایش وزن مولکولی آن، اندازه‌ی حفره‌ها در غشا بزرگتر شده، باعث افزایش نفوذپذیری غشا می‌گردد.
از دیگر نتایج حاصل شده می‌توان به کاهش نفوذپذیری غشا با افزایش غلظت منومر (اسید اکریلیک) در محلول، هنگام تابش اشعه‌ی ماورای بنفش اشاره کرد.
همچنین افزایش مدت زمان تابش اشعه‌ی ماورای بنفش در فرآیند فتوپلیمریزاسیون، باعث افزایش غلظت پلیمر تشکیل شده در سطح غشا گشته و کاهش نفوذپذیری غشا را به‌دنبال دارد.
محقق پژوهش، انجام تحقیقات بیشتر به‌منظور شناخت کامل فرآیند فتوپلیمریزاسیون، کنترل بهتر عوامل موثر بر آن و در نهایت صنعتی کردن آن به‌منظور جداسازی آلاینده‌های مختلف از پساب و تولید آب آشامیدنی را به‌عنوان مراحل بعدی تحقیقات خود عنوان کرد.
جزئیات این تحقیق -که با همکاری مریم همایونفال، دانشجوی دکتری مهندسی شیمی دانشگاه تهران و وحید جباری، کارشناس ارشد نانوشیمی دانشگاه کاشان انجام شده‌است- در مجله‌یWater science and technology (جلد ۱۱، صفحات ۲۶۶۳-۲۶۵۵، سال ۲۰۱۰) منتشر شده‌است.
