مروری بر نانومواد جدید به‌منظور نمک‌زدایی آب دریا: روندها و چالش‌ها

حتی با وجود پوشیده شدن بیش از 70 درصد زمین توسط آب، جهان از کمبود آن رنج می‌برد. بحران کمبود منابع آبی در تمام دنیا باعث شده است تا توجه زیادی به توسعه فن‌آوری‌های جدید به‌منظور تولید آب پاک جلب شود. این امر به این دلیل است که بیشترین منابع آبی جهان را آب‌های شور تشکیل می‌دهند. علاوه بر این، بیشتر منابع آب شیرین در جهان منجمد هستند. بنابراین ما می‌توانیم برای زنده ماندن به حدود 2 درصد از کل منابع آب شیرین در زمین تکیه کنیم. در این مقاله دسته‌های مختلف نانومواد سنتز شده برای نمک‌زدایی موثر آب مورد بحث قرار می‌گیرد. نوع ماده مورد استفاده (آلی/غیر آلی)، روش تهیه، اندازه منافذ و شیمی سطح، استحکام مکانیکی و زیست تخریب‌پذیری به‌عنوان ملاحظات مهم برای سنتز چنین نانوموادی مطرح شدند. در بین روش‌های آماده‌سازی، روش‌های رسوب‌دهی، بخار شیمیایی سل-ژل و شیمیایی تاکنون مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش‌ها بوده‌اند. اندازه منافذ و شیمی سطح به‌عنوان ملاحظات حیاتی برای حذف انتخابی یون‌های نمک و کنترل تمایل رسوب‌گذاری گزارش شده‌اند. مواد مبتنی بر کربن (cnt‌ها، گرافن)، آکواپورین، زئولیت‌ها و خاک رس و نانوذرات اکسید فلز به‌عنوان مواد غشایی با پتانسیل نمک‌زدایی امیدوارکننده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، قابلیت بازیافت نانومواد به‌کار رفته برای نمک‌زدایی و اثرات زیست‌محیطی آن‌ها همچنان یک چالش و نسبتاً ناشناخته است. استفاده از این نانومواد پیشرفته در غشاها برای اسمز معکوس، تقطیر غشایی، اسمز مستقیم، تبخیر و الکترودیالیز، بخش عمده‌ای از پیشینه تحقیق را تشکیل می‌دهد.

a review of new nanomaterials for seawater desalination: trends and challenges

even though more than 70% of the earth is covered by water, the world suffers from its lack. the crisis of lack of water resources all over the world has caused a lot of attention to be drawn to the development of new technologies in order to produce clean water. this is because most of the world s water resources are salt water. in addition, most of the fresh water sources in the world are frozen. so we can rely on about 2% of the total fresh water supply on earth to survive. in this article, different categories of nanomaterials synthesized for effective water desalination are discussed. the type of material used (organic/inorganic), preparation method, pore size and surface chemistry, mechanical strength and biodegradability were raised as important considerations for the synthesis of such nanomaterials. among the preparation methods, precipitation methods, chemical sol-gel and chemical vapor have been the most cost-effective methods so far. pore size and surface chemistry have been reported as critical considerations for selective removal of salt ions and control of fouling propensity. carbon-based materials (cnts, graphene), aquaporin, zeolites and clays, and metal oxide nanoparticles have been used as membrane materials with promising desalination potential. however, the recyclability of nanomaterials used for desalination and their environmental effects are still a challenge and relatively unknown. the use of these advanced nanomaterials in membranes for reverse osmosis, membrane distillation, direct osmosis, evaporation and electrodialysis constitutes a major part of the research background.