بهينه سازي ترشوندگي غشاي توري با نانوساختارهاي بر پايه اكسيد روي به منظور جداسازي كلروفرم و هگزان از آب

دكتري

هدف از انجام اين پژوهش تهيه غشاي توري فوق‌‌آبگريز نانوساختار بر پايه اكسيد روي با كنترل همزمان مورفولوژي و انرژي آزاد سطح بدون بهره‌‌گيري از اصلاح كننده‌‌هاي سطحي، تغيير و بهينه سازي ترشوندگي سطح به‌‌منظور استفاده در فرايندهاي جداسازي مخلوط‌‌هاي آب و روغن بوده است. در ابتدا با استفاده از روش طراحي آزمايش تاگوچي L16، تاثير عوامل موثر در مرحله سنتز بر رفتار ترشوندگي سطح نانوساختار اكسيد روي ارزيابي شد و شرايط بهينه به‌‌منظور رسيدن به خواص فوق آبگريزي بدست آمد. نتايج مربوط به آناليز ترشوندگي سطح نشان داد كه نمونه سنتز شده در شرايط بهينه با زاويه تماس استاتيك ⁰5/2±⁰8/ 162 و پسماند زاويه تماس ⁰5/0±⁰8/1، رفتار فوق آبگريز را بدون استفاده از هرگونه اصلاح كننده سطحي داشته است. نتايج آناليز SEM ايجاد ساختارهاي سلسله مراتبي گلسان متشكل از نانوميله‌‌هاي اكسيد روي با ساختار سوزني شكل با طول 3 ميكرومتر، متوسط قطر 85 نانومتر را تأييد كرد. نتايج مربوط به تغيير ترشوندگي سطح با استفاده از عمليات حرارتي در دماهاي متفاوت نشان داد كه تغيير دماي عمليات حرارتي از ℃ 150 به ℃ 400 منجر به تغيير برگشت‌‌پذير رفتار ترشوندگي سطح از حالت فوق آبگريز به حالت فوق آبدوست-فوق روغن-گريز زير آب با زاويه تماس روغن زير آب ⁰3±⁰ 5/172 مي‌‌شود. بررسي مكانيسم تغيير ترشوندگي سطح با استفاده از آناليزهاي XPS و Raman نشان داد كه تغيير در ميزان جاهاي خالي اكسيژن ايجاد شده روي سطح عامل اصلي تاثيرگذار در تغيير رفتار ترشوندگي سطح است. در ادامه سطوح كامپوزيتي اكسيد روي/اكسيد مس با نسبت‌‌هاي اوليه مولي مختلف محلول نيترات روي و نيترات مس سنتز شد و تغيير رفتار ترشوندگي نمونه سنتز شده در شرايط بهينه با نسبت مولي Zn2+:Cu2+ ، 4:1، نسبت به دو محرك عمليات حرارتي و تابش نور فرابنفش مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج تأييد كرد كه نمونه كامپوزيتي، خواص آبدوستي القا شده با نور بيشتري نسبت به نمونه اكسيد روي داشته و اين ويژگي منجر به تغيير ترشوندگي در مدت زمان كمتر با قرارگيري در معرض تابش نورفرابنفش از حالت فوق آبگريز به حالت فوق آبدوست مي‌‌شود. در مرحله نهايي غشاهاي توري ساخته شده با ترشوندگي انتخاب پذير براي جداسازي هگزان و كلروفرم از آب در دو سامانه پيوسته و ناپيوسته مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه امكان جداسازي آب و روغن با راندمان بالاي 98% و شار عبوري زياد نسبت به فرايندهاي متداول غشايي با استفاده از اين سطوح امكان‌‌پذير است. عملكرد غشاهاي توري ساخته شده براي جداسازي فاز روغني از نمونه پساب صنعتي شركت پالايش گاز شهيد هاشمي‌‌نژاد نشان داد كه امكان جداسازي اين فاز از پساب با راندمان بالاي % 99 و شار عبوري بيش از L m-2 h-1 1890 بدون ايجاد گرفتگي و كاهش شار عبوري امكان‌‌پذير است.

194064

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر رضا نوروزبيگي