ساخت و ارزيابي غشاي پلي استايرن- نانولوله كربني به منظور استفاده در فرآيند تقطير غشايي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، براي نخستين بار، نانولوله¬هاي كربني خام با طبيعت آبگريز، به عنوان نانو پركن مناسب در ساخت غشاي ماتريس آميخته بر پايه پلي استايرن، براي كاربرد تقطير غشاي خلاء ، با موفقيت مورد استفاده قرار گرفت. نانولوله¬هاي كربني با روش رسوب دهي شيميايي بخار در دماي 700 درجه سانتي گراد، با استفاده از فروسن به عنوان كاتاليزور و سيكلوهگزانول به عنوان منبع كربني سنتز شد. غشاهاي خالص و غشاهاي ماتريس آميخته پلي استايرن-نانولوله كربني حاوي درصدهاي مختلف نانولوله هاي كربني خام به روش وارونگي فازي ساخته شدند. در ابتدا، اثر غلظت پليمر (15، 20، 25 و 25 درصد وزني) بر عملكرد غشاهاي خالص ساخته شده در فرايند تقطير غشايي مورد بررسي قرار گرفت. به عنوان يك نوآوري، عملكرد پشت غشاهاي خالص نيز مورد ارزيابي و بحث قرار گرفت. سپس، در غلظت بهينه پليمر (15 درصد وزني)، اثر درصد نانولوله هاي كربني ) 0.1، 0.3، 0.5، 1 و 2 درصد وزني) بر عملكرد غشاهاي ماتريس آميخته پلي استايرن-نانولوله كربني ساخته شده در فرايند تقطير غشاء خلاء مورد بررسي قرار گرفت. مشخص شد كه نانولوله هاي كربني خام با داشتن خاصيت آبگريزي بالا و خواص فيزيكي و شيميايي منحصر به فرد از جمله سطح تماس زياد، ساختار لوله اي و خواص انتقالي عالي مي توانند عملكرد غشاي ماتريس آميخته مورد استفاده در فرايند تقطير غشاي خلاء را بهبود بخشند. نتايج حاصل نشان داد در مقايسه با غشاي خالص پلي استايرن با زاويه تماس آب 80.21 درجه و شار آب LMH 2.5، عملكرد غشاهاي ماتريس آميخته ساخته شده به ويژه غشاي ماتريس آميخته حاوي 1 درصد وزني نانولوله هاي كربني خام به عنوان غشاي ماتريس آميخته بهينه پلي استايرن-نانولوله كربني با زاويه تماس 91.64 درجه و شار آب LMH 34.78، به طور قابل توجهي بهبود يافته است. در نهايت، به منظور بررسي تأثير برخي پارامترهاي عملياتي مانند غلظت خوراك، شدت جريان خوراك و دماي خوراك بر عملكرد غشاي ماتريس آميخته بهينه، از روش طراحي آزمايش تاگوچي استفاده شد. شرايط بهينه حاصل براي دستيابي به حداكثر شار آب عبارتند از: غلظت ppm 5000، شدت جريان LMH 150 و دماي 80 درجه سانتي گراد. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد غشاي ماتريس آميخته پلي استايرن-نانولوله كربني مي تواند در نمك زدايي و تصفيه آب با استفاده از فرآيند تقطير غشايي، با موفقيت مورد استفاده قرار گيرد.

211246

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر مريم احمدزاده توفيقي

مهندسي شيمي-جداسازي

دكتر تورج محمدي