الحصول على مياه نظيفة بشكل أكبر للمناطق المحرومة.. فضل تطوير غشاء لتحلية المياه مقاوم للكلور والتلوث
يوفر طريقًا لتقليل خطوات المعالجة المسبقة في تحلية المياه بشكل كبير
قام الباحثون في جامعة ييل ونانجينج بتطوير غشاء تناضح عكسي لا يقوم بتحلية المياه فحسب، بل إنه مقاوم أيضًا للكلور وكذلك للتلوث. وبدلاً من استخدام المعيار الذهبي للصناعة وهو مادة البولي أميد لتطوير هذه الأغشية، استخدم الباحثون البوليستر بدلاً من ذلك.
أصبحت ندرة المياه في جميع أنحاء العالم مشكلة أكبر من أي وقت مضى، وتحلية المياه أمر بالغ الأهمية لحلها. ومع ذلك، فإن أفضل التقنيات المتاحة لفصل الملح عن مياه البحر مكلفة وتتطلب قدرًا كبيرًا من الصيانة.
قام فريق من الباحثين الآن بتطوير غشاء ترشيح متين وفعال من حيث التكلفة يمكن أن يزيد عدد الأشخاص في جميع أنحاء العالم الذين يحصلون على مياه نظيفة وآمنة، نشر نتائج عملهم، من مختبر البروفيسور مناحيم إليمالك بالتعاون مع جامعة نانجينج للعلوم والتكنولوجيا، في مجلة العلوم.
يتم استخدام التناضح العكسي – وهو نظام ينقي المياه عن طريق دفعها عبر غشاء شبه منفذ للغاية – بشكل متزايد لتوفير مياه الشرب الآمنة والنظيفة للمناطق التي تشتد الحاجة إليها في العالم.
الأغشية الأكثر استخدامًا مصنوعة من مادة البولي أميد، وهو بوليمر يوفر نفاذية ممتازة للماء ورفض الملح. لكن هذه الأغشية حساسة أيضًا وعرضة لـ “التلوث الحيوي”، عندما ينمو الغشاء الحيوي البكتيري على السطح ويسد ممرات الأغشية.
يمكن استخدام الكلور لمنع الحشف الحيوي للأغشية، لكنه يمكن أن يؤدي أيضًا إلى إتلاف أفلام البولياميد. للتغلب على هذه القيود، اعتمدت الصناعة على نطاق واسع سلسلة من خطوات المعالجة المسبقة المكلفة.
أغشية بحيث يمكن اعتمادها بسهولة من قبل الصناعة
ومن خلال تصميم مواد مبتكر، قام الباحثون في جامعة ييل ونانجينج بتطوير غشاء تناضح عكسي لا يقوم بتحلية المياه فحسب، بل إنه مقاوم أيضًا للكلور وكذلك للتلوث. وبدلاً من استخدام المعيار الذهبي للصناعة وهو مادة البولي أميد لتطوير هذه الأغشية، استخدم الباحثون البوليستر بدلاً من ذلك.
يعد اختيار المادة أمرًا بالغ الأهمية، حيث يسمح غشاء البوليستر هذا بنفاذية كبيرة للمياه، ويتمتع برفض عالٍ لكلوريد الصوديوم والبورون، ومقاومة كاملة تجاه الكلور، يتفوق سطح الغشاء فائق النعومة ومنخفض الطاقة أيضًا على أغشية البولي أميد في منع التلوث والقشور المعدنية.
علاوة على ذلك، قام الفريق بتصميم الأغشية بحيث يمكن اعتمادها بسهولة من قبل الصناعة.
وقال إليميليك، أستاذ الهندسة الكيميائية والبيئية في جامعة ستيرلينج: “إن عملية تصنيع غشاء البوليستر تشبه أغشية البولي أميد الحديثة، لذلك من المحتمل أن تتكيف خطوط الإنتاج الصناعي الحالية مع التصنيع على نطاق واسع بسرعة”.
يوفر طريقًا لتقليل خطوات المعالجة المسبقة
وقال البروفيسور شوان تشانغ من جامعة نانجينج للعلوم والتكنولوجيا في الصين إنه بعد تحسين التصميم، يمكن أن تتفوق أغشيتها في نهاية المطاف على أغشية البولياميد الموجودة اليوم في مستويات انتقائية الماء والملح، مما يوفر طريقًا لتقليل خطوات المعالجة المسبقة في تحلية المياه بشكل كبير.
وأشاروا أيضًا إلى أنه نظرًا لأن ندرة المياه أصبحت مشكلة متزايدة في جميع أنحاء العالم، فإن هناك حاجة إلى تقنيات جديدة لتحلية المياه، والتقنية التي طوروها تتجنب العديد من التحديات التي تواجهها الأنظمة الحالية.
وقال المؤلف المشارك ريان دوشانواس، وهو طالب دكتوراه سابق في مختبر أليمالك: “إن الأغشية المتقدمة ذات المقاومة تجاه القاذورات والقشور تحمل وعدًا هائلاً لزيادة إمكانية الوصول إلى المياه العذبة لأولئك الذين يحتاجون إليها”.
