ارايهي روشي جديد براي توليد نانوغشاهاي پليمري در دانشگاه کاشان
پژوهشگران دانشگاه کاشان موفق به تهيهي نانوغشايي با منافذ متفاوت بهکمک فرآيند فتوپليمريزاسيون شدند. دکتر احمد اکبري، عضو هيئت علمي دانشگاه کاشان، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد فناوري نانو گفت: «معمولاً جداسازي نمکهاي تک ظرفيتي و دو ظرفيتي و حل شدههاي غير يوني با وزن مولکولي کمتر از 2000 گرم بر مول، عامل اصلي استفاده از غشاهاي جديد با خواصي بين خواص غشاهاي اسمز معکوس و اولترافيلتراسيون گرديدهاست».
دکتر اکبري افزود: «در اين پروژه، ساخت نانوغشا با استفاده از فرآيند فتوپليمريزاسيون مورد بررسي قرار گرفت. همچنين بهبررسي عواملي همچون نوع پليمر اضافي در تهيهي محلول ريسندگي براي توليد غشاي پلي سولفون اوليه از نوع اولترافيلتراسيون، غلظت محلول منومر هنگام انجام واکنش پليمريزاسيون و مدت زمان تابش اشعهي ماوراي بنفش (در اثر اين دو عامل، غلظت پليمر ايجاد شده در سطح و عمق غشا تغيير ميکند)، پرداخته شدهاست».
در اين کار، اسيد اکريليک به عنوان منومر و پلي اتيلن گليکول با وزن ملکوليهاي مختلف به عنوان پليمر اضافي در تهيهي محلول ريسندگي (محلول ريختهگري)، انتخاب شدهاست.
محقق پژوهش در رابطه با مزيت نانوغشاها گفت: «دارا بودن ظرفيت جداسازي يونها از محلول در فشارهاي نسبتاً پايين از ويژگيهاي منحصربهفرد نانوغشاها است که بهدليل داشتن بار يوني در سطح خود از اين ويژگي برخوردارند و عليرغم داشتن روزنههاي بزرگتر از شعاع يوني، يونهاي موجود در محلول داراي ميزان احتباس بالايي هستند».
وي افزود: «در حقيقت طبق تعريف، نانوغشاها غشاهايي هستند که در هنگام فيلتراسيون محلولهاي حاوي کلريد سديم، داراي ميزان احتباس 20 الي 80 درصد باشند. لذا با توجه به اين تعريف و نتايج حاصل، ملاحظه ميگردد که غشاهاي توليدي به کمک فرآيند فتوپليمريزاسيون داراي ويژگي نانوغشاها هستند و با توجه به محدودهي اندازهي منافذ آنها ميتوانند در تصفيهي پساب و نمکزدايي آب دريا استفاده شوند».
دکتر اکبري در مورد نحوهي ساخت نانوغشا گفت: «محلول ريختهگري با حل کردن مقدار مشخص از پلي سولفون در حلال 1- متيل، 2-پيروليدون تهيه شد. سپس پليمر پلي اتيلن گليکول بهعنوان مواد پرکننده و اضافي، افزوده شد و از آن فيلم پليمري تهيه گرديد. بهمنظور تبديل غشاهاي اولترافيلتراسيون اوليه به نانوغشا از فرآيند فتوپليمريزاسيون بهکمک اشعهي ماوراي بنفش بهره گرفته شد. در اثر برخورد اشعهي ماوراي بنفش به سطح غشا و با توجه به فتواکتيو بودن پلي سولفون، راديکالهاي آزاد در سطح غشا ايجاد شده و در حضور اسيد اکريليک عمل پليمريزاسيون انجام ميگيرد و پليمر تشکيل شده با سطح غشا پيوند کووالانسي برقرار ميکند».
گفتني است که استفاده از پلي اتيلن گليکول، موجب افزايش نفوذپذيري نانوغشا ميشود، همچنين با افزايش وزن مولکولي آن، اندازهي حفرهها در غشا بزرگتر شده، باعث افزايش نفوذپذيري غشا ميگردد.
از ديگر نتايج حاصل شده ميتوان به کاهش نفوذپذيري غشا با افزايش غلظت منومر (اسيد اکريليک) در محلول، هنگام تابش اشعهي ماوراي بنفش اشاره کرد.
همچنين افزايش مدت زمان تابش اشعهي ماوراي بنفش در فرآيند فتوپليمريزاسيون، باعث افزايش غلظت پليمر تشکيل شده در سطح غشا گشته و کاهش نفوذپذيري غشا را بهدنبال دارد.
محقق پژوهش، انجام تحقيقات بيشتر بهمنظور شناخت کامل فرآيند فتوپليمريزاسيون، کنترل بهتر عوامل موثر بر آن و در نهايت صنعتي کردن آن بهمنظور جداسازي آلايندههاي مختلف از پساب و توليد آب آشاميدني را بهعنوان مراحل بعدي تحقيقات خود عنوان کرد.
جزئيات اين تحقيق -که با همکاري مريم همايونفال، دانشجوي دکتري مهندسي شيمي دانشگاه تهران و وحيد جباري، کارشناس ارشد نانوشيمي دانشگاه کاشان انجام شدهاست- در مجلهيWater science and technology (جلد 11، صفحات 2663-2655، سال 2010) منتشر شدهاست.