ساختارهای اسفنجی گرافن اکساید با خاصیت ضدمیکروبی برای تصفیه آب
Antimicrobial hierarchically porous graphene oxide sponges for water treatment
دسترسی به آب نوشیدنی همواره چالش مهمی بوده است. رشد جمعیت و شرایط آب و هوایی باعث بروز مشکلاتی در رابطه با سیستم‌های آبی و کمبود منابع آب نوشیدنی شده است. محققین در رشته‌های مهندسی مواد، نانوتکنولوژی و مهندسی شیمی همواره به دنبال توسعه موادی برای تصفیه آب و حذف آلاینده‌های آن بوده‌اند و در این راستا محدوده وسیعی از مواد توسعه یافته‌اند. یکی از مهم‌ترین مواد در این زمینه، گرافن اکساید است که کاربردهای گسترده‌ای در ساخت غشای شیرین سازی آب و جذب آلاینده‌هایی مانند رنگ‌های آلی، فلزات سنگین و ترکیبات دارویی از آب آلوده دارد. علاوه بر آن، می‌توان نانوصفحه‌های گرافن اکساید را به صورت شبکه‌های هیدروژل یا اسفنج ساخت و از این طریق به راحتی آلاینده‌ها را از جریان آب فیلتر نمود. اخیراً نیز با استفاده از ویتامین C، اسفنج متخلخل گرافن اکساید ساخته شده است که می‌تواند برای حذف آلاینده‌ها به کار رود.
در یکی از جدیدترین مقاله‌ها در این زمینه، محققین دانشگاه مک‌گیل (با حضور یک ایرانی) توانسته‌اند ساختارهای متخلخل گرافن اکساید با خاصیت ضدمیکروبی را برای تصفیه آب تولید کنند. این مقاله که در مجله معتبر ACS Applied Bio Materials منتشر شده است، در ابتدا گرافن اکساید را عامل دار نموده‌اند. به منظور عامل دار کردن این ساختار متخلخل گرافن اکساید، آنزیم لیسوزوم، نایسین، و پلی آمید ε-poly-L-lysine بر روی سطح اسفنج متخلخل گرافن اکساید قرار گرفتند. در ادامه، عملکرد ضدمیکروبی این ترکیب جدید در برابر دو نوع ارگانیزم بررسی شد: Gram-positive B. subtilis و Gram-negative E. coli که عملکرد بسیار خوبی را نشان دادند. برای سنتز گرافن اکساید، از روش هامر استفاده شد. به صورت خلاصه، گرافیت در اسید سولفوریک حل می‌شود و با پتاسیم پرمنگنات واکنش می‌دهد و سپس هیدروژن پراکساید و آب دیونیزه به آن اضافه می‌شوند و در نهایت محلول ساخته شده، سانتریفیوژ می‌گردد. برای تولید شبکه متخلخل گرافن اکساید نیز از ویتامین C استفاده شده است که به محلول گرافن اکساید اضافه می‌شود و پس از تشکیل یک مخلوط همگن، ویتامین C از آن حذف می‌شود. در نهایت، اسفنج گرافن اکساید عامل دار می‌شود تا بتواند با ترکیب‌های ضدمیکروبی پیوند دهد.
این روش به راحتی می‌تواند تکرار شود تا ترکیب‌های کارآمد برای تصفیه آب ساخته شوند. بعلاوه، می‌توان عملکرد سایر عامل‌های شیمیایی در تصفیه آب را بررسی نمود که از نیازهای مهم کشور به شمار می‌روند. توصیه می‌شود، در انتخاب موضوع برای پایان‌نامه، پژوهش یا شروع به کار شرکت‌های دانش بنیان، به این موضوعات توجه ویژه‌ای داشته باشید.
گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد (MatRes-مترس)