پیشرفت در غشاهای سرامیکی آلومینا برای تصفیه آب: وضعیت و چشم انداز

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

غشاهای سرامیکی در سال‌­های اخیر برای حذف آلاینده‌­های مختلف از آب مورد توجه فزاینده‌­ای قرار گرفته‌­اند. غشای آلومینا یکی از مهم­ترین غشاهای سرامیکی است که نه تنها در فرآیندهای جداسازی مانند میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و نانوفیلتراسیون، بلکه در کاربردهای جداسازی افزایش یافته کاتالیزور و جذب در تصفیه آب و تصفیه فاضلاب نقش مهمی ایفا می‌­نماید. با این حال، در حال حاضر هنوز یک بررسی انتقادی جامع در مورد غشاهای آلومینا برای تصفیه آب وجود ندارد. در این بررسی، ابتدا پیشرفت‌های اخیر غشاهای آلومینا را مورد بحث قرار داده و سپس به طور انتقادی استراتژی‌های پیشرفته را برای کاهش هزینه ساخت، بهبود عملکرد غشا و کاهش رسوب غشا معرفی می‌نماید. به ویژه، با هدف بهبود عملکرد غشا، برخی از روش‌های نوظهور مانند طراحی ساختار غشا، توسعه غشاهای انعطاف‌پذیر، طراحی نانوحفره برای جداسازی دقیق و افزایش عملکردهای چندگانه خلاصه می‌شوند. علاوه بر این، کاربردهای مهندسی غشاهای آلومینا برای تصفیه آب نیز به اختصار معرفی شده است. در نهایت، چشم‌اندازهایی برای تحقیقات آینده در مورد غشاهای آلومینا، مانند آماده‌سازی/کاربرد اقتصادی، جداسازی دقیق، غنی‌سازی چند عملکردی و شفاف‌سازی مکانیسم‌های جداسازی، پیشنهاد شده‌اند.

نتیجه­‌گیری

هدف این مقاله بررسی انتقادی وضعیت فعلی غشاهای سرامیکی آلومینا برای تصفیه آب است. مجموعه‌ای از استراتژی‌ها برای کاهش هزینه ساخت، بهبود عملکرد غشا و کاهش رسوب غشایی برای غشاهای آلومینا در سال‌های گذشته گزارش شده‌اند و برخی از کاربردهای مهندسی غشاهای آلومینا در حوزه تصفیه آب اجرا شده‌اند. با این حال، تلاش های بیشتری برای گسترش کاربردهای آنها مورد نیاز است.

چشم اندازهای خاص به شرح زیر است:

1) انتظار می‌­رود تهیه غشاهای آلومینا راحت­‌تر باشد و می تواند منافذ (ریز) نانو را برای جداسازی دقیق در آینده به دست آورد. روش پوشش سطح لایه به لایه هنوز رویکرد اصلی برای تثبیت لایه‌های کاربردی (مانند لایه‌های فیلتراسیون یا کاتالیزور) روی غشاهای آلومینا است و منافذ (ریز) نانو برای جداسازی دقیق به ندرت از فرآیند آماده‌سازی معمولی به دست می‌آیند. اگرچه تلاش هایی در زمینه ساده سازی آماده سازی و طراحی منافذ نانو برای جداسازی دقیق صورت گرفته است، اما مطالعات بیشتری در این زمینه مورد نیاز است.

2) ترکیب فیلتراسیون با کاتالیزور برای غشاهای آلومینا به اکسید شدن مواد آلی رهگیری شده توسط فیلتراسیون کمک می­‌نماید، در نتیجه نفوذپذیری را بهبود می­‌بخشد و رسوب غشا را کاهش می­‌دهد. در مقایسه با غشاهای پلیمری، غشا آلومینا خود توسط رادیکال­‌های آزاد تولید شده در فرآیند کاتالیزوری مورد حمله قرار نمی‌­گیرد و دوپینگ پایدار عناصر فعال کاتالیزوری به دلیل پیوند آنها با Al₂O₃ آسان است. حتی اگر مطالعاتی بر روی غشاهای آلومینا چند منظوره انجام شده است، این مفهوم به طور کامل به کار گرفته نشده است. از این رو باید تلاش بیشتری بر روی چند عملکردی شدن غشاهای آلومینا برای تصفیه آب صورت گیرد.

3) مکانیسم‌­های جداسازی انواع مختلف غشاهای آلومینا باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرد. فعل و انفعالات آنی بین آلاینده‌های آب و منافذ داخلی غشا هنوز نامشخص است و مطالعات فعلی عمدتا بر مدل‌های نظری تکیه دارند. در آینده، ممکن است به تحقیقات بیشتری نیاز باشد، به عنوان مثال، استفاده از دستگاه‌های آزمایش پیشرفته و ایجاد روش‌های تحلیلی جدید برای روشن نمودن پدیده‌های فیزیکوشیمیایی که در طول فرآیند فیلتراسیون رخ می‌دهند. چنین تلاش‌های تحقیقاتی ممکن است دستورالعمل‌هایی را برای طراحی غشاهای سرامیکی آلومینای کارآمدتر برای تصفیه آب ارائه دهد.

دانلود فایل : پیشرفت در غشاهای سرامیکی آلومینا برای تصفیه آب: وضعیت و چشم انداز

Reference:

Wang Y, Ma B, Ulbricht M, Dong Y, Zhao X. Progress in alumina ceramic membranes for water purification: Status and prospects. Water Research. 2022 Sep 28:119173.

DOI: 10.1016/j.watres.2022.119173

ترجمه و ویرایش : هانیه میران موسوی