ملخصات الأبحاث

غشاء نابض يستجيب للضغط الهيدروليكي ومزود بخاصية التنظيف الذاتي

.Y. Zhao et al

  • Published online:

تُمثل الأغشية المدفوعة بالضغط واحدة من تقنيات الفصل، التي تُستخدم على نطاق واسع في مجموعة واسعة من الصناعات، مثل: تنقية المياه، والمعالجة البيولوجية، وصناعات معالجة الأغذية، وإنتاج المواد الكيميائية.

ورغم المزايا العديدة لهذه الأغشية، مثل تصميمها المعياري (الذي يعتمد على وجود وحدات مكوِّنةٍ أصغر في الحجم)، وبصمتها البيئية التي لا تكاد تُذكر، فإنَّ ظاهرة الحشف (أي ترسُّب الأوساخ) التي تتكوَّن على الغشاء، تمثل تحديًا رئيسيًا نواجهه في معظم التطبيقات العملية التي تُستخدم فيها هذه الأغشية. فالحشف يحدُّ من أداء الغشاء، عن طريق تقليل تدفق المياه الصافية (حصيلة التنقية)، أو من خلال زيادة متطلبات الضغط؛ ما يؤدي في النهاية إلى زيادة تكاليف الصيانة، فضلًا عن ارتفاع تكلفة الطاقة المطلوبة لتنفيذ العمليات.

وفي هذا البحث المنشور، يفيد العلماء بابتكارهم غشاءً يستجيب للضغط الهيدروليكي (أطلقوا عليه اسم: «بيزوميم» PiezoMem)، يحوِّل نبضات الضغط إلى استجابات نشطة كهربيًا، ما يسمح للغشاء بتنظيف نفسه في مواقع تكوُّن الحشف. يؤدي التذبذب العابر في الضغط الهيدروليكي عبر الغشاء إلى توليد نبضات تيار كهربائي، وتذبذبات جهد سريعة (ذروته: 5.0/-3.2 فولت)، تكون قادرة على إحداث تحلُّلٍ وتنافُر داخل مسبِّبات الحشف، دون حاجة إلى استخدام منظفات كيميائية تكميلية، أو التخلص من النفايات الثانوية، أو حتى وجود أي محفزات خارجية إضافية.

وقد أظهر غشاء «بيزوميم» تأثيرًا مضادًا لتكوُّن الحشف، وهو تأثير واسع النطاق تجاه مجموعة من مسببات حشف الغشاء (من بينها: الجزيئات العضوية، وقطرات الزيت، والبروتينات، والبكتيريا، والغروانيات غير العضوية)، وذلك عن طريق إنتاج مركبات الأكسجين التفاعلية (ROS)، وإحداث حالة من التنافر من خلال العزل الكهربائي.