محققان دانشگاه رازی موفق به طراحی و ساخت "غشای هوشمند خودتمیزشونده با قابلیت ضدباکتریایی بالا" شدند که می‌تواند نقش مؤثری در بهبود عملکرد سامانه‌های تصفیه آب داشته باشد.

به گزارش روابط عمومی دانشگاه رازی؛ پژوهشگران دانشگاه رازی موفق به طراحی و ساخت غشای هوشمند خودتمیزشونده با قابلیت ضدباکتریایی بالا شدند که می‌تواند نقش مؤثری در بهبود عملکرد سامانه‌های تصفیه آب و کاهش گرفتگی زیستی غشاها ایفا کند.

این پژوهش با عنوان:

«ساخت غشای هوشمند خودتمیزشونده پلی‌اتر سولفون (PES) با استفاده از کوپلیمر زوئیتریونی پاسخگو PMMA-co-PVP با خواص زیست‌کش»

(Fabrication of a smart self-cleaning PES membrane using PMMA-co-PVP responsive zwitterionic copolymer with biocidal properties)

توسط دکتر شادی پذیرش، دکتر سیروس زین الدینی، دکتر علی‌اکبر زینتی‌زاده، مهندس محسن کیان و دکتر وحید وطن‌پور انجام شده و در مجله معتبر Chemical Engineering Journal (انتشارات Elsevier) منتشر شده است.

نویسنده مسئول: دکتر سیروس زین الدینی، عضو هیئت علمی دانشگاه رازی 

در این تحقیق، پژوهشگران با سنتز کوپلیمر زوئیتریونی پاسخگو PMMA-co-PVP و جاسازی آن در شبکه غشاهای پلی‌اتر سولفون، موفق شدند ساختاری ایجاد کنند که با مهندسی خواص سطحی غشا، عملکرد ضدگرفتگی زیستی و خاصیت خودتمیزشوندگی بالایی ایجاد کنند و موجب بهبود چشمگیر عملکرد غشاهای تصفیه شوند.

نتایج آزمایش‌ها نشان داد که نفوذپذیری غشا به‌طور قابل توجهی تا (LMH.bar) ۲۲۰ افزایش یافته و نفوذپذیری آب خالص و پارامترهای جداسازی در شرایط عملیاتی مختلف دما و pH به مقادیر بالایی رسیده است. همچنین میزان دفع آلاینده‌های پروتئینی، رنگی، دارویی و فلزات سنگین بطور محسوسی بهبود یافت که نشان‌دهنده مقاومت بالای غشا در برابر عوامل گرفتگی است. 

بررسی‌های میکروبیولوژیکی نیز حاکی از آن است که غشای اصلاح‌شده توانسته است رشد باکتری‌های بیماری‌زا مانند Escherichia coli و Staphylococcus aureus را به‌طور مؤثر مهار کند. این ویژگی ضدباکتریایی، در کنار رفتار غیرچسبنده و خودتمیزشونده غشا، امکان استفاده بلندمدت از آن را بدون افت عملکرد فراهم می‌سازد.

شایان ذکر است که در این پژوهش پارامتر گرفتگی با درنظر گرفتن آبدوستی، تخلخل و زبری سطح غشاها با استفاده از معادله یانگ دوپرو اصلاح شده، کمی سازی شد تا درک درستی از فرآیند گرفتگی در کل سیستم غشا-رسوب ارائه شود.

به گفته دکتر زین الدینی، «توسعه چنین غشاهایی می‌تواند تحولی مهم در فناوری‌های تصفیه آب، صنایع غذایی و سامانه‌های فیلتراسیون ایجاد کند؛ چرا که کاهش گرفتگی زیستی به معنای افزایش طول عمر غشا، کاهش هزینه‌های نگهداری و مصرف انرژی کمتر است.» 

این غشای هوشمند به دلیل پایداری شیمیایی بالا، مقاومت در برابر کلر بالا، عدم آزادسازی افزودنی و سازگاری زیست‌محیطی، گزینه‌ای مناسب برای کاربرد در سامانه‌های فیلتراسیون کم‌فشار و پیشرفته به شمار می‌آید و می‌تواند گامی مؤثر در توسعه فناوری‌های پایدار تصفیه آب باشد.