ساخت غشاهاي مركب و نانومركب لايه نازك نانوفيلتراسيون بار مثبت بر پايه پلي اكريلونيتريل-نانومواد كربني به منظور استفاده در فرآيند نمك¬زدايي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، به منظور دستيابي به غشايي با تراوايي و گزينش¬گري بالا و خواص ضد¬گرفتگي، غشاي نانومركب لايه نازك نانوفيلتراسيون با بار سطحي مثبت ساخته شد و عملكرد آن در فرآيند نمك¬زدايي مورد ارزيابي قرار گرفت. در اين راستا ابتدا، پس از بهينه¬سازي شرايط ساخت، غشاهاي اولترافيلتراسيون پليمري خالص و ماتريس آميخته با پراكندن نانولوله¬هاي كربني چند ديواره عامل¬دار شده با اسيد (MWCNTs-COOH) و يا گرافن اكسايد (GO) در زمينه پليمر پلي¬اكريلونيتريل (PAN)، تهيه شدند. نتايج حاصل نشان داد كه ميزان تراوايي آب خالص و بازيابي شار آب براي غشاي ماتريس آميخته¬ي MWCNTs-COOH/PAN داراي ميزان بارگذاري بهينه نانولوله هاي كربني عامل دار شده (wt.% 6/0)، LMH/bar15/315 و 84/88 % مي¬باشد كه به ترتيب نشان¬دهنده¬ي بهبود 65% و 29% در مقايسه با غشاي خالص PAN است. همچنين در ميزان بارگذاري بهينه¬ي گرافن اكسايد (wt.% 5/1) براي غشاي ماتريس آميخته GO/PAN، ميزان تراوايي آب خالص و بازيابي شار آب، LMH/bar46/393 و 91% به دست آمد كه به ترتيب نشان¬دهنده¬ي 103% و 32% بهبود نسبت به مقادير متناظر در غشاي خالصPAN مي¬باشد. به منظور ساخت غشاي مركب لايه نازك، پارامترهاي مؤثر در فرآيند پوشش¬دهي سطح به وسيله پلي¬اتيلن ايمين پرشاخه (HPEI) بهينه شد. در شرايط بهينه¬ي به دست آمده، ابتدا سطح غشاهاي اولترافيلتراسيون خالص ساخته شده در مرحله قبل به مدت 40 دقيقه و در دماي °C 60 تحت فرآيند هيدروليز قرار گرفت و سپس به مدت 40 دقيقه با محلولي از HPEI به غلظت ppm 2000 و 10 pH=تماس داده شد و در نهايت اتصال عرضي با محلول آبي گلوترآلدهيد wt.% 5/0 به مدت 30 دقيقه در دماي °C 60 انجام شد. غشاي بهينه¬ي حاصل ميزان تراوايي آب خالص LMH/bar7 و پس¬زني نمك 6/88% براي محلول خوراك ppm 500 از MgCl2 را نشان داد. در انتها، غشاهاي نانو¬مركب لايه نازك به وسيله فرآيند پوشش¬دهي (بهينه شده در مرحله قبل) بر سطح غشاهاي ماتريس آميخته¬ي MWCNTs-COOH/PAN و GO/PAN بهينه¬سازي شده، ساخته شد. ميزان تراوايي و پس¬زني غشاي نانومركب لايه نازك نانوفيلتراسيون ساخته شده بر پايه¬ي MWCNTs-COOH/PAN، به ترتيب برابر با LMH/bar 7/9 و 90% به دست آمد. همچنين ميزان تراوايي و پس¬زني غشاي نانومركب لايه نازك نانوفيلتراسيون ساخته شده بر پايه¬ي GO/PAN، به ترتيب برابر با LMH/bar 48/11و 86% حاصل شد. بر اساس نتايج حاصل، در غشاهاي نانوفيلتراسيون حاوي MWCNTs-COOH و GO به عنوان پايه¬ي غشا، نسبت به غشاي نانوفيلتراسيون داراي پايه¬ي پليمري خالص، نه تنها ميزان تراوايي به ترتيب 38% و 64% بهبود داشته است، بلكه بر رابطه¬ي معكوس ميان تراوايي و پس¬زني نيز غلبه شده است. ترتيب پس¬زني نمك¬ها، به صورت Na2SO4 MgCl2>MgSO4> NaCl > است كه تأثير مهم بار سطح بر عملكرد غشاها را تأييد مي-كند.

193622

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر مريم احمدزاده توفيقي

فرآيندهاي جداسازي

دكتر تورج محمدي