بررسي عوامل مؤثر در ساخت نانوالياف كامپوزيت كيتوسان الكتروريسي‌شده به‌منظور بهبود جداسازي فلزات سنگين

كارشناسي ارشد

بازدهي بالا، عملكرد آسان و فضاي كم مورد نياز فرايندهاي فيلتراسيون غشايي مورد استفاده در جداسازي فلزات سنگين مورد توجه قرار داده است. غشاهاي نانواليافِ تمايلي برخلاف غشاهاي اسمز معكوس (كه بازده بالا و مصرف انرژي بسيار بالا دارند)، مي‌توانند با مصرف انرژي بسيار كم، در فشارهاي عملياتي پايين‌، با بازده بالا بكار گرفته شوند. كيتوسان به عنوان پليمر طبيعي با قابليت جذب بالاي فلزات سنگين، قابليت پاييني براي الكتروريسي دارد كه با استفاده از پليمر همراه پلي‌وينيل‌الكل قابل جبران است. در اين پژوهش با استفاده از يك طراحي آزمايش، به‌طور جامع به ارزيابي پارامترهاي الكتروريسي توليد نانوالياف يكنواخت پرداخته شد تا با دست‌يابي به ساختاري يكنواخت از اين الياف، حداكثر مقدار جذب گونه‌هاي فلزي ميسر شود. بر اساس تصاوير ميكروسكوپ الكتروني (SEM) نمونههاي طراحي آزمايش، اثر پارامترها بررسي شد و الياف يكنواخت و بدون گره به عنوان غشاي پايه (كيتوسان/پليوينيلالكل) بهينه با قطر ميانگين nm 7/222 بدست مي‌آيد. در مرحلهي بعد پس از تأييد آميناسيون نانولوله‌هاي هالوسيت توسط آناليز طيف‌سنج مادون‌قرمز (FTIR)، اين نانولوله‌ها به همراه كيتوسان/پلي‌وينيل‌الكل در دو حالت پوشش‌دهي و كامپوزيت (درصدهاي wt.% 3 الي9 از وزن پليمر خشك) الكتروريسي و به كمك اتصال عرضيِ نانوالياف با گلوتارآلداهيد براي پايداري در محيط آبي آماده شدند. علي‌رغم برهمكنش مناسب نانوذرات پوشش داده‌شده با پليمرها و عملكرد بالاي جذبي، اين روش از پايداري پاييني برخوردار است. اضافه نمودن نانوذرات به محلول پليمري، باعث بهبود ظرفيت جذب، و مقاومت حرارتي و مكانيكي شد كه با تغيير پارامترهاي مؤثر در حذف يون‌هاي سرب و كادميم و قابليت احياي جاذب مورد بررسي قرار گرفت. حداكثر ظرفيت جذب استاتيك يون‌هاي سرب و كادميم براي غشايي با ساختاري بهينه (كيتوسان3% /پلي‌وينيلالكل 9% / هالوسيت آمين‌دار 7%) ، در دماي C°25 و pH برابر 5/5 و 6، به ترتيب معادل mg/g 2/476 و 5/454 اندازه‌گيري شد كه 2 برابر جذب غشاي پايه است. همچنين پس از 5 چرخه بازيابي جاذب، تنها 37% از عملكرد غشاها كاهش يافت. از نظر عملكرد غشايي، درصد پسزني و شار تراوش بهينه براي پساب ppm 50 سرب و كادميم اين غشا در فشار bar 15/0 به ترتيب 78 و 84% و 8/427 و L/(m^2×h) 9/457 بدست آمد.

196290

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر امير اتابك اسدي

مهندسي شيمي _فرآيندهاي جداسازي

دكنتر تورج محمدي