غشاهای نوظهور اکسیدگرافن در تصفیه و شیرین‌سازی آب؛ انواع، چالش‌ها و چشم‌انداز توسعه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی کاربردی، گروه مستقل شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

2 گروه شیمی نساجی، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

چکیده

در میان روش‌های مختلف تصفیه و شیرین‌سازی آب، روش‌های غشایی به دلیل کارامد بودن، کاهش مصرف انرژی و هزینه‌ها توجه تحقیقات و تکنولوژی را به خود معطوف ساخته‌است. مواد گرافنی، نانوورقه‌های دوبعدی کربنی هستند که در فرایندهای مختلف از جمله غشاهای جداسازی کاربرد دارند و برای غشاهای پلی‌آمیدی رایج با دبی پایین جایگزین‌مناسبی می‌باشند. اکسیدگرافن با گروه-های عاملی اکسیژن‌دار به عنوان مشتق آبدوست گرافن، دارای ویژگی منحصربه‌فرد ذاتی در عبور ملکول‌های آب است. حضور گروه-های عاملی ضمن ایجاد نانوکانال‌هایی برای عبور مولکول آب بین ورقه‌های اکسید گرافن، امکان اتصال سایر مولکول‌ها و اصلاح ساختار به منظور بهبود پایداری مکانیکی و عملکرد جداسازی را فراهم می‌سازد. افزایش پایداری، تدوین روش ساخت و تجاری‌سازی از مهم‌ترین چالش‌های این غشاها است. از طرفی سهولت تولید، دبی آب بسیار بالا نسبت به غشاهای رایج پلی‌آمیدی، گرفتگی کمتر و پایداری در برابر ترکیبات کلری موجب شده است غشاهای اکسیدگرافن آینده‌ی بسیار روشنی پیش‌رو داشته باشند
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

emerging oxide graphene membranes in water purification and desalination; Types, challenges and prospects of development

[1]W.J. Lau, S. Gray, T. Matsuura, D. Emadzadeh, J. Paul Chen, A.F. Ismail, Water Research, 80, 306-324, (2015). [2] Q. Liu, G.-R. Xu, Desalination, 394, 162-175, (2016). [3] J. Lee, H-R. Chae, Y.J. Won. K. Lee, C.-H. Lee, H.H. Lee, L.C. Kim, J.-m. Lee Journal of Membrane Science, 448, 223-23,(2013).
[4] K. Sint, B. Wang, P. Král. Journal of the American Chemical Society, 130, 16448-1644,(2008).
[5] D. Cohen-Tanugi, J.C. Grossman, Nano Lett., 12, 3602 -3612,(2012).
[6] H.M. Hegab. L. Zou, Journal of Membrane Science, 484, 95-106 (2012).
[7] R.R. Nair, H.A. Wu, P.N. Jayaram, I.V. Grigorieva, A.K. Geim, Science, 335, 442-444, (2012)
[8]Y. Tu, M. Lv, P. Xu, T. Hurth, M. Zhang, M. Castell Z. Liu, Q. Huang, C. Fan, H. Fang, R. Zhou, Nat Nano. 994-601(2013)
[9]S.G. Kim, D.H. Hyun, J.H. Chun, B.-H. Chun. SH.
Kim, Desalination and Water Treatment, 51, 6338 6343(2013).
[10] F. Perret, M.E. Tousley, M. Elimelech, Environmental Science & Technology Letters, L. 71- 76(2014).
[11] Z. Wang, H. Yu, J. Xia,F. Zhang, F. Li, Y. Xia, Y. Li, Desalination, 299, 5054(2012).
[12] J. Zhang, Z. Xu. M. Shan. B. Zhou, Y. Li, B. Li, L. Niu X. Qan, Journal of Membrane Scance. 448. 81-92, (2013).
[13] L. Yu, Y. Zhang, B. Zhang, L. Liu, H. Zhang, C. Song, Journal of Membrane Science, 447, 452-(2013).
[14]). Yin, G. Zhu, B. Deng, Desalination, 379, 93- 101 (2016)
[15] L. He, LF. Dumér. C. Feng, L. Velleman, R. Reis. F. She, W. C, L. Kong, Desalinatan, 368, 126 135,(2015).
[16] S. Xia. L. Yao, Y. Zhan, N. Li Y. Zheng, Chemical Engineering Journal, 180. 720-727,(2015).
[17] S.G. Kim, D.H. Hyun, I.H. Chun. B.H. Chan, S.H. Kim, Desalination and Water Treatment, 51, 6338 6345,(2013).
[18] LT. Robin, M. Zalalatdiner, JW. Bakbein, ES Snow, Z. Wel P. Shochan. B.H. Houston, Nano Lett., & 3441-3443,(2008).
[19] DXA. Dikin. S. Stankovich. EJ. Zimney, RDX Piner, G.H.B. Dommett, G. Evmensenku, ST. Nguyen, K.S. Ruoff, Nature, 448,457-60(2007).
[20] S. Cerveny, F. Barr-Bajar, A. Alegria, J.
Colmenero, The Journal of Physical Chemistry C, 114 2604-2612, (2010)
(21) C. Xu, A. Cai, Y. Xu, X. Fu Carbon, 2, 463- 471(2013)
[22] P. Sun, F. Zheng, M. Zhu, Z. Song, K. Wang, M.
Zhang, D. Wu. R.B. Little, Z. Xu, H. Zhu. ACS Nan
850-891(2014).
[23] P. Sun.K. Wang, Wei, M. Zhong, D. Wu, H. Zhu. I.
Mater. Chem. A, 2, 77347737,(2014).
[24] M. Coleman, X. Tang, Nano Research, 8, 1128- 1138(2013).
(25) H. Huang, Y. Ma, Y. Ying, Y. Liu. L. Sun, X. Peng, Chemical Communications, 49, 593-3965,(2013) (26) D.An. L. Yang, T.-J. Wang, B. Lin, Industrial & Engineering Chemistry Research, 55, 4803-4810, (2016). (27) S. Stankurich, D.A. Dikn, RD. Piner, K.A. Kohlhaas, A. Kleinhammes, Y. J. Y. Wu, ST. Nguyen, R. Ruoff, Carbon, 45, 1558-1563,(2007).
[28] M.J Fernández-Merino, L. Guardia. J. Paredes, S. Villar-Rodi, P. Salis-Fernández, A. Martinez-Alonso,
LM.D. Taxon, The Journal of Physical Chemistry C, 114, 6426-643, (2010).
(29) X. Zhu, J. Zhang. H. Wu. H. Yang, L. Zhang, S. Gao, The Journal of Physical Chemistry C, 113, 11952-11961, (2011).
[30] X. Mei, X. Meng, F. Wu. Physica E Lowdimensional Systems and Nanostructures, 68, 81-86, (2015).
(31) H. Huang, Z. Song, N. Wet L. Shi, Y. Ma, Y. Ying, L. Sun, Z. Xu, X. Peng, Nat Commun, 4 (2013).
[32] W Wang, E. Eftekhar, G. Zhu, X. Zhang, Z. Yan. Q Li, Chemical Communicatam, 50, 13089-13092(2014).
[33]2. Jia, Y. Wang, J. Mater. Chem. A, 3, 4405-4412 (2015).
[34] Z. Jia, Y. Wang, W. Shi, J. Wang, Journal of Membrane Scance, 320, 139-144, (2018)
[35] R. Xu. S.H. Wang, H.L. Zhu, S.B. Wu. J.M. Xu, L. Li, X.Y. Liu, Journal of Membrane Scance, 493, 428-443, (2015)
[36] R.K.ller. Journal of Colloid and Interface Science, 21, 569-394, 11966)
[37] J. Borges, J.F. Mars, Chemical Reviews, 114, 8883- 8942, (2014)
[38] M. Hu. B. Mi, Journal of Membrane Science. 469.80- 87,(2014).
[39] B. Xu. [.M. Xu, H.C. Su, XX. Liu, L. Lu, H.L. Zhao, HJ. Feng, R. Dus, Desalination, 41, 18-34 (2019)