مروری بر کاربردهای نانوساختار گرافن اکسید در غشاهای مبادله کننده‌ی کاتیون جهت نمکزدایی

در این پژوهش، مروری بر عملکرد غشاهای مبادله کننده‌ی کاتیون بر پایه‌ی نانو ماده‌ی افزودنی گرافن اکسید (go)، مورد استفاده در فرآیندهای نمکزدایی، انجام گرفت. شناخت خصوصیات فیزیکوشیمیایی go ، تاثیر بسزایی در شناخت ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و الکتروشیمیایی غشاهای تهیه شده و همچنین مکانیزم حاکم بر فرآیند نمکزدایی از طریق گروه‌های مبادله کننده‌ی کاتیون دارد. go به دلیل داشتن تعداد زیادی از گروه‌های عاملی اکسیژن دار در لبه و صفحات خود سبب شده که عاملدار شدن آن توسط گروه‌های مبادله کننده کاتیون مانند (–so3h، –cooh، –po3h2) به سهولت انجام پذیرد. go دارای کاربردهای فراوانی در حوزه‌های مختلفی مانند جداسازی گاز ، تصفیه آب، دیالیز یونی ، فرآوری مواد غذایی، دارو سازی ، ذخیره سازی انرژی ، و فرآیندهای شیرین سازی آب است. گرچه go سولفونه به طور گسترده، سنتز و برای کاربردهای مبادله‌ی کاتیون در غشاها استفاده شده است، اما تعداد محدودی از مطالعات در مورد استفاده از گروه‌های مبادله کننده‌ی کاتیون حاوی فسفر در ساختار go ، گزارش شده است. مطالعات به تازگی نشان دادند که غشاهای مبادله کننده‌ی یون بر پایه‌ی go حاوی po3h2– به دلیل تعداد بیشتر گروه‌های عاملی اکسیژن دار نسبت به گروه‌های سولفونه، می توانند آبدوستی بالاتر، ضریب نفوذ و عبور یون بیشتر(98%<)، نفوذ گزینشی بالاتر (97%<)، و پایداری شیمیایی و مکانیکی بالاتر، را فراهم کنند. همچنین مطالعات نشان دادند که عاملدار کردن go با گروه‌های حاوی فسفر باعث پایداری غشاها در محدوده ph گسترده تر در مقایسه با گروه‌های so3h– و cooh– می‌شود. در این مقاله، به اهمیت، نقش و عملکرد ساختارهای go عاملدار شده با گروه‌های سولفونه و گروه‌های فسفر به منظور کاربرد در غشاهای مبادله کننده‌ی کاتیون جهت نمکزدایی پرداخته شده است.

a review of graphene oxide nanostructure applications in cation exchange membranes for desalination

in this study, a review of the performance of cation exchange membranes based on the nano-material additive graphene oxide (go) used in desalination processes was carried out. understanding the physicochemical properties of go has a significant impact on understanding the physicochemical and electrochemical characteristics of the prepared membranes, as well as the mechanism governing the desalination process through the cation exchange groups. go, due to the high-level number of oxygen-containing functional groups on its edges and sheets, can be easily functionalized with cation exchange groups such as (so3h, -cooh, -po3h2). go has numerous applications in various fields such as gas separation, water purification, ionic dialysis, food processing, drug manufacturing, energy storage, and water desalination processes. while sulfonated go has been widely synthesized and used for cation exchange applications in membranes, a limited number of studies have reported the use of phosphorus-containing cation exchange groups in the go structure. recent studies have shown that ion exchange membranes based on go containing -po3h2 groups can provide higher hydrophilicity. higher ion permeability (>98%) and permselectivity (>97%)، and better chemical and mechanical stability compared to those with sulfonic groups. additionally, functionalizing go with phosphorus-containing groups can provide better ph stability of the membranes compared to -so3h and -cooh groups. this review article discusses the importance, role, and performance of go structures functionalized with sulfonic and phosphorus groups for application in cation exchange membranes for desalination.