شبیه سازی اتمی نمک زدایی آب با استفاده از غشای گرافاین

در این پژوهش با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی امکان به کارگیری غشاهای گرافاین در سیستم نمکزدایی آب بررسی شده است. برای این منظور، از غشاهای گرافاین-۲، گرافاین-۳ و گرافاین-۴در فشا رهای ۱۰، ۵۰و ۱۰۰ MPa جهت 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 نمک زدایی سیستم ایفا میکند. نتایج شبیه سازیها نشان میدهند که غشای گرافاین ۲- در تمامی فشارها غیر قابل نفوذ و غشاهای گرافاین-۳ و گرافاین-۴ به ترتیب دارای نفوذ پذیری ۴۹/۹۲ و ۵۰/۹۵ L/cm۲/day/MPa هستند. همچنین دفع یون برای غشاهای گرافاین-۲ و گرافاین ۳- در تمامی فشارها ۱۰۰ درصد بوده و برای غشای گرافاین-۴ دفع یون در فشارهای ۱۰ و ۵۰ MPa به میزان ۹۵/۵۵ درصد و در فشار ۱۰۰ MPa، برابر با ۹۳/۳۳ درصد میباشد. در نتیجه میتوان گفت که با افزایش فشار و قطر سوراخهای غشا، درصد دفع یون کاهش می یابد ولی از طرفی نرخ جریان آب عبوری از غشا افزایش پیدا میکند. در پایان پژوهش نیز غشای گرافاین-۳ به خاطر دفع یون ۱۰۰ درصدی و نرخ مناسب جریان آب در آن به عنوان یک غشای ایده آل برای نمکزدایی معرفی شده است .

Keywords:

گرافاین , نمکزدایی , غشا , دینامیک مولکولی , آب