کاربرد ساختارهای سه بعدی گرافنی در تصفیه آب

[ERF@N]

محققان سنگاپوری دانشگاه نانیانگ، مقاله‌ای درباره کاربردهای گرافن در تصفیه آب نوشته‌اند که در آن به طور ویژه به کاربرد ساختارهای سه بعدی گرافنی در زدودن آلاینده‌های آب پرداخته شده است.

خواص ویژه‌ی نانومواد موجب شده است تا بتوان از آنها برای زدودن ترکیبات آلاینده آب استفاده کرد، نانومواد به دلیل داشتن مساحت سطحی بالا، بسیار فعال هستند؛ به همین دلیل امکان زدودن آلودگی‌ها را از آب دارند. به طور کلی فناوری‌ نانو از سه روش احیای آب، حسگری و شناسایی و زدودن آلاینده‌ها می‌تواند در حوزه آب تاثیرگذار باشد.

نقره، آهن، طلا، اکسید تیتانیوم و اکسید آهن از نانومواد رایج برای استفاده در حوزه محیط‌ زیست هستند. گرافن یکی از موادی است که اخیراً مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است؛ به‌ طوری که مشتقات این ماده برای زدودن یون‌های فلزی و آلاینده‌های آلی از آب مورد استفاده قرار گرفته است.

نانومواد مبتنی بر گرافن جزء مواد جاذب با علمکرد بالا هستند. با این حال استفاده از گرافن و مشتقات آن می‌تواند هزینه‌ی اضافی در پی داشته باشد. زیرا این ماده بعد از اتمام کار تصفیه باید از آب جدا شود که این کار علاوه بر هزینه، خطرات زیست‌ محیطی نیز دارد؛ مگر این که روشی مطمئن برای زدودن کامل گرافن به کار گرفته شود.

یکی از روش‌ها برای حل این مشکل، ایجاد ساختار سه بعدی از گرافن است که موجب تسهیل تصفیه‌ی ترکیبات آلاینده از آب شده و همچنین بازیافت گرافن را ساده می‌کند. با این وجود این روش نیز چالش‌های خاص خود را دارد.

اخیرا مقاله‌ای با عنوان "Porous Graphene Materials for Water Remediation" در نشریه Small به چاپ رسیده است که در آن آخرین پیشرفت‌ها در این حوزه به رشته‌ی تحریر درآمده است. این مقاله، بر ساخت ساختارهای سه بعدی گرافن برای تصفیه‌ی آلودگی‌های روغنی و فلزات سنگین از آب متمرکز شده‌ است. در بخش دیگری از این مقاله، نویسندگان آن به بررسی چگونگی تصفیه‌ی آلاینده‌های آلی محلول در آب پرداخته‌اند.

محققان در این مقاله نشان دادند که میکروساختارهای منظم و طراحی مناسب سطوح گرافنی می‌تواند عملکرد ساختارهای گرافنی را در تصفیه آب بهبود دهد. وجود خواص ابرآبگریزی و روغن دوستی در این ساختارها موجب شده تا ساختارهای سه بعدی گرافنی بتواند عملکرد مناسبی در تصفیه روغن از آب داشته باشند.

محققان در این مقاله چنین نتیجه‌گیری کردند که: «کامپوزیت‌های گرافنی می‌توانند اثربخشی بهتری نسبت به گرافن خالص در تصفیه آب داشته باشد. بنابراین باید راهکار‌ها و راهبردهای جدیدی برای تولید ساختارهای سه بعدی از گرافن و مشتقات آن ارائه کرد».