افزایش عمر غشاهای پلیمری با طرح پژوهشگر جوان کشور

بسپار می نویسد، یک پژوهشگر کشورمان توانست با روش‌های ابداعی، عمر مفید و عملکرد غشاهای پلیمری را که استفاده‌های زیادی در صنایع و پزشکی دارند، افزایش دهد.
دکتر احسان سلجوقی، استادیار گروه مهندسی شیمی دانشگاه فردوسی مشهد در گفت‌وگو با ایسنا)، درباره کارکرد این غشاهای پلیمری توضیح داد: به طور کلی غشاهای پلیمری در فرآیند جداسازی استفاده می‌شوند و ممکن است بر حسب ساختار و نوع پلیمر آنها، طیف گسترده‌ای از کاربری‌ها مانند مصارف پزشکی (برای استفاده در جراحی‌های ترمیمی و یا همودیالیز بیماران کلیوی) و یا صنعتی (جداسازی هیدروکربن‌های سنگین از گاز طبیعی و یا تولید اکلتریسیته) را داشته باشند.
به گفته او مهمترین خصوصیت این غشاها از نظر عملکرد در سیستم جداسازی، تراوش‌پذیری و گزینش‌پذیری آنهاست. برای برخی از این غشاها پایداری حرارتی و شیمیایی اهمیت دارد که بستگی مستقیم به جنس پلیمر آنها دارد و باید آنها را بر اساس این ویژگی‌های انتخاب کرد.
سلجوقی درباره طرح‌های خود در زمینه بهبود فرایند غشاهای پلیمری و ارتقای کارکرد آنها توضیح داد: این طرح‌ها در قالب پروژه‌های کارشناسی ارشد و دکتری انجام شده است که طی آنها بر روی بهبود کیفیت و کارایی غشاهای ساخته شده از دو پلیمر سلولز استات و پلی سولفون کار شده است.
او توانسته است در مجموع دو پایان‌نامه خود عمر مفید غشاهای پلیمری را افزایش دهد؛ غشاهایی که به دلیل مصرف انرژی کمتر، نرخ انتقال جرم بیشتر و هزینه سرمایه گذاری اولیه کمتر، مصرف بسیار زیادی در جداسازی دارند و در صورت افزوده شدن بر طول عمر آنها، صرفه اقتصادی بیشتری نیز خواهند داشت.
افزایش پایداری حرارتی و شیمیایی غشای پلیمر سلولز استات
وی درباره غشای سلولز استاتی گفت: این غشا پس از مدتی استفاده باید توسط مواد شیمیایی برای از بین بردن رسوبات آن شسته شود. اگر پایداری شیمیایی آن کافی نباشد ممکن است در فرآیند شست‌وشو خود غشا نیز آسیب ببیند و از عمر مفید آن کاسته شود.
به گفته این پژوهشگر برگزیده جشنواره جوان خوارزمی، افزون بر پایداری شیمیایی، پایداری حرارتی این نوع غشا نیز در کاربردهای پزشکی آن اهمیت بسیاری دارد. معمولا از این نوع غشاء در تصفیه خون و همودیالیز استفاده می‌شود اما مشکل اصلی این است که بعد از یک بار استفاده اجزای خون مانند پروتئین، حفرات غشا را پر می‌کنند و باید شست‌وشو داده شوند اما چون کاربرد پزشکی دارند باید افزون بر رسوب‌زدایی، استریل نیز باشند.
سلجوقی خاطرنشان کرد: معمولا این غشاها با استفاده از حرارت استریل می‌شوند که قاعدتا اگر مقاومت حرارتی بالایی نداشته باشند، در اثر گرما عمر مفید آنها کاسته می‌شود و یا عملا یک بار مصرف می‌شوند.
وی افزود: این بهبود فرآیندها در غشاهای پلیمری تنها برای یک کاربرد خاص نیستند و نتایج این پروژه برای کاربردهای مختلف قابل استفاده بوده و در واقع یک کار بنیادی است؛ چون کاربرد غشاهای پلیمری از هر جنسی با تغییر غلظت پلیمر و تغییر اندازه‌های نانومتری و یا میکرومتری حفرات آنها، تغییر می‌کند.
افزایش آب دوستی غشاء پلیمر پلی سولفون
این استاد دانشگاه همچنین در پروژه دکتری خود بر روی غشاهای پلی سولفونی کار کرده است که از پلیمر پلی سولفون ساخته می‌شوند. پایداری حرارتی و شیمیایی این پلیمر پر مصرف تقریبا قابل قبول است، اما مشکل اصلی آن آب‌گریزی است.سلجوقی در این زمینه توضیح داد: آب گریزی این غشا باعث می‌شود که در مواجهه با آب خیس نشود بنابراین اگر این غشا، خوراکی حاوی ذرات جامد داشته باشد، ذرات به آن می‌چسبند و باعث می‌شوند که غشا زودتر رسوب بگیرد. اگر غشا آب دوست باشد، ذرات به آن نمی‌چسبند و یا در صورت چسبیدن به سرعت کنده می‌شوند.
به گفته وی اگر غشا با چنین مشکلی روبه‌رو باشد، باید در مدت زمان کوتاهی برای رسوب‌زدایی آن، عملیات قطع شود که توقف کار از یک سو و کاهش عمر غشا از سوی دیگر باعث ضرر اقتصادی خواهد شد.
او توانسته است آب دوستی این غشا را با یک روش تک مرحله‌یی و ساده ارتقاء دهد.
به گفته سلجوقی در کارهای دیگری که در دیگر نقاط دنیا انجام شده، آب دوستی این غشا افزایش داده شده اما روش‌ انجام آن پیچیده بوده و نتایج این روش ابداعی را نیز نداشته است.
سلجوقی درباره کاربرد این نوع غشا توضیح داد: کاربرد غشاء پلی سولفونی را در تصفیه آب امتحان کرده‌ایم که سه فلز سنگین آرسنیک، کروم و کادمیوم را به خوبی از آب جدا کرد و گرفتگی آن نیز بسیار کند شده بود؛ هر چند که کاربردهای این غشا بیش از تصفیه آب است.