طريقة مبتكرة لتحلية المياه باستخدام أنابيب الكربون النانوية

يوفر التقطير الغشائي العديد من المزايا. إنها تقنية نظيفة وغير سامة ويمكن إجراؤها في درجات حرارة تتراوح بين 90-60 درجة مئوية 

تمكن باحث من معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا من تطوير عملية تحلية مياه أسرع وأكثر كفاءة وأقل تكلفة تعتمد على أنابيب الكربون النانوية. وتؤدي العملية إلى الحصول على بنية مبتكرة وفريدة من نوعها لعملية التحلية الغشائية من خلال تثبيت أنابيب الكربون النانوية داخل فوهات الأغشية. تعتمد الأساليب التقليدية لعمليات تحلية المياه على التحلية الحرارية والتناضح العكسي.

وقال الباحث الرئيسي: "لسوء الحظ، فإن طريقة تحلية المياه الغشائية الحالية مكلفة للغاية بحيث لا يمكن استخدامها في البلدان والمدن التي تحتاج إلى مياه صالحة للشرب". "عادةً ما تستفيد الصناعة فقط، حيث يوجد توفر كبير للحرارة غير المستخدمة، من هذه العملية. ومع ذلك، نأمل أن يؤدي بحثنا الجديد إلى نتائج بعيدة المدى لصالح توفير المياه النظيفة والصالحة للشرب للأشخاص الذين يحتاجون إليها." ونشرت نتائج الدراسة الجديدة في المجلة العلمية Applied Materials & Interfaces.
التحلية بالغشاء هي عملية تنقية المياه حيث يتم تمرير الماء المالح الساخن عبر غشاء يشبه الأنبوب، يُعرف باسم الألياف المجوفة. وباستخدام هذا الهيكل، تسمح تحلية المياه بالأغشية فقط لبخار الماء بالمرور عبر جدران الأنبوب المجوف، بينما يستمر السائل في التدفق. عند تشغيل النظام، تنبثق المياه الصالحة للشرب من تيار بخار الماء الذي يتحرك من الجانب الساخن إلى الجانب البارد للنظام. وفي الوقت نفسه، يمر الماء المالح أو المحلول الملحي عبر النظام كنفايات عبر الألياف.

يوفر التقطير الغشائي العديد من المزايا. إنها تقنية نظيفة وغير سامة ويمكن إجراؤها في درجات حرارة تتراوح بين 90-60 درجة مئوية. وتكون درجات الحرارة هذه أقل بكثير من عمليات التقطير العادية حيث تكون درجات الحرارة أعلى. يستخدم الضغط العالي في التناضح العكسي.
وفي الوقت نفسه، لا يخلو التقطير باستخدام الغشاء من المشاكل - فالعملية مكلفة وقد يكون نجاح التشغيل الفعال والمناسب للغشاء أمرًا صعبًا. ويوضح الباحث الرئيسي أن "التحدي الأكبر على الإطلاق هو العثور على أغشية مناسبة تشجع على زيادة تدفق بخار الماء، ولكن في الوقت نفسه تمنع مرور الملح عبرها".
توفر الطريقة المطورة حديثًا غشاء أكثر كفاءة عن طريق تثبيت أنابيب الكربون النانوية على فوهات الغشاء. لا يؤدي التكوين الجديد للغشاء إلى زيادة نفاذية البخار فحسب، بل يمنع أيضًا الماء السائل من التمسك بفوهات الغشاء. وتظهر نتائج البحث زيادة كبيرة في تقليل كميات الملح والمياه المنتجة. ويضيف الباحث: "هذا إنجاز غير مسبوق نفخر بالإعلان عنه".
ومن المزايا المهمة الأخرى أن العملية المبتكرة يمكن أن تساعد في التقطير الغشائي عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا، وبمعدل تدفق أسرع، وبتراكيز ملح أعلى. بالمقارنة مع الغشاء العادي، توفر عملية التقطير هذه نفس مستوى التخفيض في تركيز الملح عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، وبمعدل تدفق أسرع بست مرات.

أخبار الدراسة