تولید برق به کمک نانوجاذب‌ها ارزان‌تر شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ محققان دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب در همکاری با پژوهشگاه نیرو، نانوجاذب‌های آزمایشگاهی سنتز کرده‌اند که کاربرد اصلی آن در نیروگاه تولید برق حرارتی است. این نانوجاذب می‌تواند روغن‌های آلاینده‌ی آب را با راندمان بالایی از آن جدا کرده و تا حدود ۱۰ بار بدون کاهش محسوس در راندمان جذب مورد استفاده‌ی مجدد قرار گیرد.

در صنایع مختلف از جمله نیروگاه‌های تولید برق، آب یکی از مهم‌ترین سیالات خنک کننده محسوب می‌شود. با توجه به بحران کم آبی در کشور، نیاز است تا جهت صرفه‌جویی در منابع آبی و کاهش هزینه‌های تولیدی در این صنایع، از هدر رفت آب‌های مصرفی در بخش‌های مختلف جلوگیری شود.

به گفته‌ی آرش الماسیان- عضو مرکز تحقیقات فناوری نانوی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب- از آنجا که ورود ترکیبات روغنی به منابع آب باعث آلودگی و غیر قابل مصرف شدن آن می‌شود، در پژوهش حاضر با استفاده از فناوری نانو اقدام به تولید جاذب نانولیفی جهت حذف این ترکیبات از آب شده است.

وی در خصوص مزایای جاذب تولید شده عنوان کرد: «ظرفیت جذب بالا، قابلیت بازیابی و استفاده مجدد تا حدود ۱۰ بار از مهم‌ترین ویژگی‌های این نانوجاذب است. با توجه به نتایج حاصل شده در بخش آزمایشگاهی در خصوص میزان جذب، پیش بینی می‌شود که جاذب تهیه شده توانایی حذف مقدار زیادی از ترکیبات آلاینده را بدون نیاز به تعویض دارا باشد.»
این محقق هدف اصلی انجام این طرح را به کارگیری آن در نیروگاه‌های تولید برق حرارتی عنوان کرد و افزود: «در این نیروگاه‌ها میزان قابل توجهی از آب در مراحل مختلف به ترکیبات روغنی آلوده می‌شود و عملاً این آب جهت استفاده در مراحل دیگر قابل استفاده نیست. این آلودگی از تماس بخار آب با سوخت‌های مصرفی در نیروگاه‌های حرارتی که عمدتاً مازوت و گازوئیل هستند، ناشی می‌شود. مازوت به عنوان اصلی‌ترین سوخت این نیروگاه‌ها دارای ویسکوزیته بسیار بالایی است. بر این اساس، به منظور امکان جابجایی و سیالیت از بخار آب برای گرم نمودن آن استفاده می‌شود. در این برخورد مقداری از سوخت وارد بخار شده که پس از کندانس شدن، آب به این ترکیبات آلوده می‌شود.»

به گفته‌ی الماسیان، از این نانوجاذب می‌توان افزون بر نیروگاه‌ها در بخش تصفیه‌ی آب و پساب، در صنایع درگیر با این نوع آلودگی، همچون پالایشگاه‌های نفت و پتروشیمی و صنایع تولید روغن نیز استفاده کرد.

وی در ادامه افزود: «هم اکنون امکان استفاده از نانوجاذب تهیه شده جهت حذف ترکیبات روغنی در مقیاس نیمه صنعتی در حال مطالعه است. ولی با توجه به ظرفیت جذب بالا و قابلیت استفاده مجدد آن و همچنین طول عمر بالایی که دارد، پتانسیل استفاده از آن در مقیاس‌های بزرگ‌تر نیز وجود دارد.»

نانوجاذب تهیه شده از پلیمر پلی اکریلونیتریل اصلاح شده با استفاده از فرایند الکتروریسی ساخته شده و دارای ویژگی فوق آبگریزی و فوق روغن دوستی (زاویه تماس قطره آب با سطح جاذب ۱۵۹ / ۱ درجه، انرژی سطح ۱۹ / ۲ میلی نیوتن بر متر و متوسط مقادیر زبری سطح ۲۳ نانومتر با سطح مخصوص ۱۲۱ / ۷ مترمربع بر گرم) است. این نانوجاذب ظرفیت جذب ۱۴۸ / ۵۸ و ۶۲ / ۵۳ گرم بر گرم به ترتیب برای روغن موتور و سوخت دیزل از خود نشان داده است. 

همچنین، نتایج آزمون انجام شده جهت تعیین قابلیت استفاده مجدد جاذب نشان داده که بعد از انجام ۱۰ سیکل جذب، ظرفیت جذب روغن تن‌ها در حدود ۱۵ درصد افت می‌کند.
شایان ذکر است که جهت تعیین میزان‌تر شوندگی و همچنین میزان آبگریزی و روغن دوستی از آزمون‌های زاویه تماس قطره با سطح (CA)، تعیین انرژی سطح جاذب و بررسی میزان زبری سطح (AFM) جاذب بهره برده شده است. همچنین از آزمون‌های مادون قرمز (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی (SEM) و تعیین ناحیه سطح جاذب (BET) به منظور بررسی خصوصیات و شناسایی جاذب استفاده گردیده است.

این تحقیقات از همکاری دکتر آرش الماسیان، دکتر غزاله چیذری فرد- اعضای مرکز تحقیقات فناوری نانو دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب- دکتر لاله ملک نیا- عضو هیأت علمی و رئیس مرکز تحقیقات فناوری نانو دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب- و مهندس مرتضی جلالی لیچانی- مدیر گروه محیط زیست پژوهشگاه نیرو- حاصل شده است. نتایج این کار در مجله‌ی Chemical Engineering Journal با ضریب تأثیر ۶ / ۲۱۶ (جلد ۳۲۶، سال ۲۰۱۷، صفحات ۱۲۳۲ تا ۱۲۴۱) به چاپ رسیده است.