شبیه سازی عملکرد نانولوله های کربنی در نمک زدایی از آب به روش دینامیک مولکولی

اخیرا، استفاده از نانولوله های کربنی برای بهبود فرایند تصفیه آب به روش اسمز معکوس پیشنهاد شده است. روشن شدن سازوکار فرایند تصفیه در این نانولوله ها تاثیر شایانی در توسعه این فناوری دارد. در این پژوهش به منظور روشن تر شدن سازوکار این فرایند در مقیاس مولکولی و سنجش عوامل تاثیرگذار، موضوع تصفیه آب از محلول آب و نمک به وسیله فیلترهای متشکل از نانولوله های کربنی، به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی موردبررسی قرارگرفته است. به این منظور عواملی همچون قطر نانولوله، فشار اعمالی و میزان تخلخل، موردمطالعه قرارگرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده عبور آب از نانولوله به صورت یک زنجیره منظم مولکولی است. حاصل این پدیده کاهش شدید اصطکاک در نانولوله است. نتایج مشخص کرد که کاهش فشار تصفیه موجب افزایش دفع نمک و البته کاهش آب عبوری از نانولوله ها می شود که در طراحی بهینه سیستم باید موردتوجه قرار گیرد. افزایش میزان تخلخل غشاء برای یک نانولوله مشخص تاثیری در نمک زدایی ندارد، درحالی که به شدت دبی آب عبوری را افزایش می دهد. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که در صورت استفاده از نانولوله (۱۰،۱۰)، دبی آب عبوری در فشار MPa ۱۰۰ برابر با  ml/s ۷ به ازای سطح مقطع واحد از فیلتر خواهد بود. نتایج این پژوهش حاکی از پتانسیل بالای نانولوله­های کربنی برای استفاده در تصفیه آب است.

کلیدواژه ها:

تصفیه آب ، دفع نمک ، تخلخل ، دینامیک مولکولی ، نانولوله کربنی