أغشية الغرافين لتنقية المياه

مشاهدات

 

أ.د. يعرب قحطان الدُّوري

يعتبر الغرافين أنه مكون من طبقة واحدة من الغرافيت ذات شكل سداسي من ذرات الكربون وبسمك ذرة كربون واحدة. وله خواص بصرية والكترونية وميكانيكية. ويمكن استخدامه كمرشح لجزيئات غازية مختلفة من خلال فصل الجزيئات. ويمكن لغشاء الغرافين أو اوكسيد الغرافين أن يكون كمرشح فعال لفصل ثاني اوكسيد الكربون عن غاز النيتروجين لأن الغشاء متشابك بشكل جيد، وسيساهم الغشاء من التقاط غاز ثاني اوكسيد الكربون كحرق الفحم الحجري لتخفيض انبعاث الغازات المسببة للاحتباس الحراري. واستطاعت جامعة مانشستر من تطوير غشاء من الغرافين لتحلية مياه البحر وتحويلها إلى مياه صالحة للشرب. ومن المؤمل بناء محطات أصغر حجماً للسماح باستخدامها بسهولة للحصول على المياه الصالحة للشرب باي مكان. حيث تمكن الباحثون من التحكم بمسامات الغشاء المصنوع من الغرافين لتنقية مياه البحر المالحة وتحويله إلى ماء صالح للشرب. ما سيساعد 14% من سكان العالم الذين سيعانون من ندرة المياه بحلول عام 2025 على تيسر معيشتهم وحياتهم. ومن المتوقع تقدم البحث العلمي لتطوير مرشح أوكسيد الغرافين لترشيح واستبعاد الزرنيخ الملوث للمياه. وتتيح مادة الغرافين خصائص فريدة تتيح لها تحمل الكهرباء ألف مرة أكثر من النحاس، ليمكن استخدامها كبديل عن السيليكون في رقائق الكمبيوتر. ويُعتقد أن الغرافين أقوى بـ 150 مرة من الوزن المكافئ للصلب، مما يجعلها أقوى مادة للقياس في الوجود، كما تعد مرنة مثل المطاط ويمكن أن تمتد إلى أكثر من 100% من طولها. حيث يمكن غشاء أوكسيد الغرافين القدرة على غربلة الجسيمات النانوية والجزيئات العضوية. والهدف الرئيس لغشاء الغرافين هو تباعد المسامات في الغشاء من أجل تحلية المياه. كذلك كررت نفس التجربة في استراليا لإنشاء مرشح مياه يجعل من مياه البحر صالحة للشرب. فعند استخدام غشاء الترشيح لوحده فإنه يتغطى بالملوثات ويسد المسامات، فانخفض معدل تصفية المياه لمرشح عادي إلى النصف. لكن بعد إضافة طبقة الغرافين فأن المرشح المركب تخلص من الملوثات بنسبة 99% بشكل أسرع من المرشح التقليدي. وبما أن المقدار الضئيل من أوكسيد الغرافين لا يؤثر في تكلفة تصنيع الأغشية، ولا يغير من خصائص اللزوجة لمحلول خليط أوكسيد الغرافين مع مواد أخرى، فإنه لا يتطلب تغيير عملية التصنيع الحالية. لذا تشير الدراسات إلى أن الأغشية التي تحتوي على أوكسيد الغرافين هي أغشية واعدة جداً للاستخدام في عمليات معالجة المياه كفصل الزيت عن الماء بمنزلة أساسية للمعالجات المتقدمة لمياه الصرف الصناعي.