تولید فیلتر‌های پیشرفته فاضلاب صنعتی با نانو اسفنج‌ گرافنی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از نیواطلس، بخش کلیدی فیلتر‌های جدید دسته‌ای از مواد به نام چارچوب‌های آلی کووالانسی یا سی او اف‌ها هستند. این ساختار‌ها بسیار متخلخل هستند و ایجاد یک سطح عظیم در یک فضای کوچک را ممکن می‌کنند تا جذب مقادیر زیادی از مولکول‌ها ممکن شود. مواد مشابهی که به عنوان چارچوب‌های فلزی-آلی یا MOFs شناخته می‌شوند قبلاً برای جذب کربن، نمک‌زدایی یا بیرون کشیدن آب آشامیدنی از هوای رقیق مورد استفاده قرار گرفته بودند و سی او اف‌ها می‌توانند عملکرد‌هایی مشابه داشته باشند.
محققان برای انجام بررسی جدید، بر روی امکان استفاده از COF برای حذف آلاینده‌های آلی از آب تمرکز کردند. این مواد شیمیایی یکی از آلاینده‌های رایج در پساب‌های صنعتی هستند و می‌توانند سمی و سرطان‌زا باشند. حذف آن‌ها نیز دشوار است.
این گروه از  پژوهشگران سی او اف‌ها را بهینه‌سازی کردند تا مولکول‌های رنگ‌ها و آلاینده‌های آلی را شکار کنند. بدین منظور منافذی با شکل و اندازه‌های مناسب - بین ۰.۸ تا ۱.۶ نانومتر - و با تزریق بار منفی به سطح برای جذب مولکول‌های رنگی با بار مثبت ایجاد شد.
اما مانع اصلی این بود که استفاده از این ماده به شکل پودری باعث می‌شد، ابتدا منافذ بیرونی با مولکول‌ها پر شوند و منافذ بخش مرکزی ساختار متخلخل خالی و بی‌فایده باقی بمانند. برای حل این مشکل در کنار سی او اف از یک ورقه گرافن هم اضافه شد.
نتیجه نهایی شکل‌گیری یک لایه سی او اف به ضخامت دو نانومتر بر روی یک لایه تک اتمی گرافن بود که حداکثر ظرفیت محصول نهایی برای نگهداری و جذب مولکول‌های رنگ‌های آلی راافزایش داد. خود گرافن دارای منافذ نسبتاً بزرگی است که به آب اجازه می‌دهد تا زمانی که سی او اف کار خود را انجام می‌دهد، به سرعت از درون آن عبور کند.
به گفته محققان، منافذ بزرگ شبکه گرافن در ترکیب با لایه بسیار نازک سی او اف، تصفیه سریع و کارآمد فاضلاب صنعتی را ممکن می‌سازد. این روش نسبتاً ارزان قیمت است و برای کاربرد آن نیازی به استفاده زیاد از گرافن نیست. سی او اف را می‌توان تمیز کرده و دوباره به کار برد.