مهندسی سطح غشا در فرآیند تقطیر غشایی: اصول، چالش‌ها و پیشرفت‌ها

نوع مقاله : سایر

نویسندگان

1 اهواز، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

3 گروه شیمی دانشگاه شهید چمران اهواز

4 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

10.22063/basparesh.2026.35865.1769

چکیده

افزایش تقاضا برای منابع آب شیرین در سرتاسر دنیا و محدودیت منابع آب قابل شرب، توسعه فناوری‌های نوین نمک‌زدایی را به یک ضرورت جهانی تبدیل کرده است. در این میان، فرایند تقطیر غشایی به دلیل توانایی کار در دماهای نسبتاً پایین، امکان استفاده از منابع حرارتی کم‌درجه و قابلیت دستیابی به جداسازی مؤثر نمک‌ها و آلاینده‌ها، به عنوان یکی از فناوری‌های نویدبخش در شیرین‌سازی آب مورد توجه قرار گرفته است. با وجود مزایای متعدد، کاربرد گسترده این فرایند با چالش‌هایی نظیر ترشوندگی غشا و رسوب‌گذاری معدنی مواجه است که می‌توانند موجب کاهش قابل توجه شار عبوری، افت بازده جداسازی و کاهش طول عمر غشا شوند. از این‌رو، توسعه راهکارهایی برای کاهش این پدیده‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. یکی از رویکردهای مؤثر در این زمینه، مهندسی سطح غشا از طریق کاهش انرژی سطحی و ایجاد ساختارهای زبر در مقیاس میکرو و نانو در غشا است که می‌تواند موجب افزایش خاصیت آب‌گریزی، بهبود پایداری عملکرد و کاهش تمایل سطح به ترشوندگی و تجمع آلاینده‌ها شود. در این مقاله مروری، اصول فرایند تقطیر غشایی، انواع چالش‌های عملکردی و همچنین راهکارهای بهبود عملکرد غشا با تمرکز بر اصلاحات سطحی و استفاده از مواد با انرژی سطحی پایین مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Membrane Surface Engineering in Membrane Distillation: Principles, Challenges, and Advances

نویسندگان [English]

  • Seifollah Jamalpour 1
  • Zeinab Chehrazi 2
  • Ali Reza Kiasat 3
  • Mahammad Sabaeian 4
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Department of Chemistry, Faculty of Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Chem. Dep. Shahid Chamran university of ahvaz
4 Department of Physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

The growing demand for freshwater resources, coupled with the limited availability of potable water, has made the development of advanced desalination technologies a global necessity. Among these, membrane distillation (MD) has attracted considerable attention as a promising desalination technique due to its ability to operate at relatively low temperatures, utilize low-grade thermal energy sources, and achieve effective rejection of salts and contaminants. Despite these advantages, the widespread application of MD is hindered by challenges such as membrane wetting and inorganic scaling, which can lead to flux decline, reduced separation efficiency, and shortened membrane lifespan. Therefore, developing strategies to mitigate these issues is of paramount importance. One effective approach involves membrane surface engineering through the reduction of surface energy and the creation of micro- and nanoscale rough structures in the membranes. Such modifications can enhance hydrophobicity, improve operational stability, and reduce the tendency for wetting and foulant accumulation. This review article discusses the fundamental principles of membrane distillation, the major operational challenges, and recent advances in performance enhancement strategies, with a particular focus on surface modification and the use of low-surface-energy materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Desalination
  • Membrane Distillation
  • Membrane Surface Engineering
  • Membrane Wetting
  • Superhydrophobic Surfaces