خالص سازی آب با استفاده از غشاهای کربن نانوتیوبی همجهت

کانال های یونی نقش تنظیم کننده نقل و انتقالات مجموعه بزرگی از محلول ها به درون سلول را بازی می کنند. کربن نانوتیوب ها با قطر کم و خاصیت آب گریزی می توانند مدل ساده شده کانال های یونی در ساختاری پایدارتر باشند. از این رو ساخت نانوکانال های مقلد بیولوژیکی که در عین حال ساختاری بسیار ساده تر از کانال های یونی دارند به منظور آشکارسازی فیزیک حاکم بر نفوذ یونها در مقیاس نانو بسیار لازم و ضروری است. فهم این حقیقت می تواند ما را در ساخت غشاهایی در محدوده وسیعی از کاربردها از خالص سازی آب گرفته تا جداسازی بیومولکول ها کمک کند. دراین تحقیق ما به بررسی انتقال یونی از طریق حفرات داخلی کربن نانوتیوب های هم جهت شده می پردازیم که بستری مناسب را برای مطالعه در زمینه نانوسیالات بوجود می آورد. برای تقلید از گروه های باردار در مناطق انتخاب پذیر حفرات بیولوژیکی، ما گروه های عاملی با بار منفی را بوسیله فرآیند پلاسما در دهانه کربن نانوتیوب ها ایجاد کردیم. آزمایش های فیلتراسیون به منظور تصدیق جداسازی یونی در غشاهای ساخته شده تحت شرایط گوناگون ph، ظرفیت یونی و قدرت یونی محلول انجام گرفت. ما نشان دادیم که غشاهای کربن نانوتیوبی می توانند جداسازی یونی را تحت شرایط خاص تا 95% نیز به خوبی انجام دهند. نتایج ما همچنین به خوبی مکانیسم دفع دونان را که به بوسیله برهم کنش های الکترواستاتیکی بارهای ثابت غشا و یونهای متحرک محلول به وجود می آید، توجیه می کند. همچنین ما موفق به ساخت غشاهای کامپوزیتی پلی اترسولفون/ کربن نانوتیوب با استفاده از روش جدایش فازی غوطه وری شدیم. کارایی غشاهای کامپوزیتی در فرایندهای کمپلکس کردن/ اولترافیلتراسیون به منظور جداسازی کاتیون های فلزی از آب مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که مورفولوژی و مشخصات نفوذ پذیری غشاها به مقدار کربن نانوتیوب اضافه شده بستگی دارد. با بررسی فلاکس آب خالص و همچنین در نظر گرفتن اندازه حفرات غشاهای کامپوزیتی ساخته شده با مقادیر مختلف کربن نانوتیوب به خوبی روشن شد که اندازه حفرات با افزایش میزان کربن نانوتیوب تا wt.% 2 افزایش یافته و سپس با افزایش بیشتر کربن نانوتیوب کاهش می یابد. اما در مورد فلاکس پروتئین ها، غشا های حاوی wt.%1 کربن نانوتیوب بیشترین فلاکس را دارا می باشند. در مورد پس زنی یونهای فلزی مختلف دیده شد که غشا حاوی wt.%1 کربن نانوتیوب کمترین درصد پس زنی را از خود نشان می دهد. همچنین دیده شد که پس زنی cu(ii) در تمامی غشاهای ساخته شده بالاتر از سایر یونهای فلزی است.