شبیه‌سازی اتمی نمک‌زدایی آب با استفاده از غشای گرافاین

در این پژوهش با استفاده از روش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی امکان به‌کارگیری غشاهای گرافاین در سیستم نمک‌زدایی آب بررسی شده است. برای این منظور، از غشاهای گرافاین-2، گرافاین-3 و گرافاین-4 در فشارهای 10، 50 و mpa 100جهت بررسی اثر فشار و همچنین اندازه قطر سوراخ غشا بر عملکرد نانو سیستم نمک‌زدایی استفاده شده است. در ضمن برای درک بهتر مکانیزم دفع یون، ساختار پوسته هیدراسیون یون‌ها نیز مورد تحلیل قرار گرفته است، زیرا این ساختار نقش کلیدی را در عملکرد نمک‌زدایی سیستم ایفا می‌کند. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که غشای گرافاین-2 در تمامی فشارها غیر قابل نفوذ و غشاهای گرافاین-3 و گرافاین-4 به ترتیب دارای نفوذپذیری 92/49 و l/cm2/day/mpa 95/50 هستند. همچنین دفع یون برای غشاهای گرافاین-2 و گرافاین-3 در تمامی فشارها 100 درصد بوده و برای غشای گرافاین-4 دفع یون در فشارهای 10 و mpa 50 به میزان 55/95 درصد و در فشار mpa 100، برابر با 33/93 درصد می‌باشد. در نتیجه می‌توان گفت که با افزایش فشار و قطر سوراخ‌های غشا، درصد دفع یون کاهش می‌یابد ولی از طرفی نرخ جریان آب عبوری از غشا افزایش پیدا می‌کند. در پایان پژوهش نیز غشای گرافاین-3 به خاطر دفع یون 100 درصدی و نرخ مناسب جریان آب در آن به عنوان یک غشای ایده‌آل برای نمک‌زدایی معرفی شده است.