بررسي پارامترهاي مؤثر بر تراوايي و نمك‌زدايي آب در غشاي نانو متخلخل گرافن

كارشناسي ارشد

بحران كمبود آب در بيش از 43 كشور جهان خود را به‌شدت نشان داده است. قرارگيري كشور ما در محدوده‌ي نيمه‌خشك كره‌ي زمين و داشتن بارش سالانه‌ي كمتر از يك‌سوم ميانگين جهاني، شرايط را براي كشور ما بيش‌ازپيش بحراني كرده است. يكي از راه‌هاي كنترل اين شرايط شيرين سازي آب درياست. از ميان انواع روش‌ها جهت شيرين سازي آب، فناوري اسمز معكوس و استفاده از غشاهاي نوين مبتني بر مواد دوبعدي مانند گرافن، مي‌تواند با صرف هزينه‌ي كمتر و بازدهي بالاتر اين بحران را به سمت مديريت هوشمند سوق دهد. به همين منظور در اين پايان‌نامه غشاي تك لايه‌ي گرافني در محيط نرم‌افزار كامسول (COMSOL Multiphysics) با شكل‌هاي مختلفي از آرايش هندسي منظم و تصادفي حفرات شبيه‌سازي شد و پارامترهاي مؤثر از قبيل فشار ورودي سيال، تعداد حفرات غشا، فاصله‌ي حفرات، قطر حفرات، وجود حفره‌ي مركزي و تأثير اين عوامل در رفتار سيالاتي و مكانيكي در غشا مطالعه شد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه افزايش قطر حفرات ،تعداد حفرات و كاهش فاصله‌ي جانبي حفرات از يكديگر و همچنين تمركز تعداد حفرات در مركز غشا باعث افزايش پارامترهاي مكانيكي مي‌شود. در مقايسه رفتار سيالاتي و مكانيكي براي آرايش‌هاي منظم و تصادفي مشخص شد آرايش منظم رفتار مناسب تر سيالاتي و آرايش تصادفي، رفتار مناسب تر مكانيكي با كاربرد در نمك زدايي را نشان مي دهند. ذرات با مشخصات يون‌هاي سديم در محيط رديابي ذرات فعال شدند و با مطالعه وابسته به زمان رديابي ذرات، ميزان اثر بخشي آرايش منظم و تصادفي حفرات در عبوردهي آب و پس زني نمك بررسي شد. مشخص شد توزيع حفرات در سراسر غشا و عدم وجود حفره‌ي مركزي باعث افزايش نرخ پس‌زني نمك مي‌شود. واژه‌هاي كليدي: گرافن نانو متخلخل، غشا، نمك‌زدايي، شبيه‌سازي، كامسول.

196497

دانشگاه علم و صنعت ايران

فناوري نانو

دكتر صادق صادق زاده و دكترآسيه السادات كاظمي شيخ شباني