اصلاح سطح غشاهاي اولترافيلتراسيون پلي وينيليدين فلورايد(PVDF) به وسيله نقاط كوانتومي كربن(CQDs)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

كارشناسي ارشد

با پيشرفت روز افزون فناوري و اهميت هر چه بيشتر حفظ منابع آبي، فرآيندهاي غشايي به عنوان يكي از مهمترين فرآيندهاي جداسازي اهميت چشمگيري پيدا كرده است. اما با وجود همه پيشرفت ها، هنوز هم اين فناوري با مشكلاتي رو به رو است. امروزه پديده گرفتگي و رسوب سطحي به يكي از مهمترين معضلات سامانه هاي غشايي اولترافيلتراسيون و غشاهاي ساخته شده از مواد پليمري آبگريز تبديل شده است. به طوريكه رسوب سطحي توانسته تا حد بسيار زيادي سامانه هاي غشايي را تحت تاثير خود قرار داده و عملكرد كلي آنها را كاهش دهد. در اين پژوهش سطح غشاهاي اولترافيلتراسيون پلي وينيليدين فلورايدpolyvinylidenefluoride) (به عنوان پليمري آبگريز توسط نقاط كوانتومي كربن به منظور بهبود خواص عملكردي غشا و كاهش رسوب سطحي اصلاح شده اند. نقاط كوانتومي كربني (Carbon Quantum Dots) با روش هيدروترمال از ماده اوليه آب ليمو توليد شدند. جهت بررسي ساختار نقاط كوانتومي كربن از آزمون¬هاي انتقال فوريه مادون قرمز (Fourier Transform Infrared (Spectroscopy پراكنش نور ديناميكي ((Dynamic Light Scatering و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (Transmission Electron (Microscopy شد كه اين آزمون¬ها عمل آوري صحيح اين نقاط و حضور گروه عاملي كربوكسيل در ساختارشان را تاييد كردند. غشاهاي PVDF با روش وارونگي فاز توليد شدند. سطح غشا PVDF خالص در ابتدا توسط فرآيند شيميايي فعال شدند و گروه¬هاي هيدروكسيل بر روي سطح ايجاد شد. به منظور ايجاد اتصال كوولانسي نقاط كوانتومي كربن به سطح، از يك ماده واسط به نام آمينو پروپيل تري اتوكسي سيلان (APTES) استفاده شد. سپس غشاهاي ساخته شده PVDF خالص و اصلاح شده با اتصال دهنده APTES و CQD به كمك آزمون¬هاي مشخصه يابي زاويه تماس ATR-FTIR، FE-SEM، EDAX و آزمون هاي عملكردي همچون شار آب خالص و خواص ضد گرفتگي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از FE-SEM پراكندگي نقاط كوانتومي كربن و حضور اين نقاط بر سطح پس از اصلاح را تاييد كرد. نتايج آزمون هاي عملكردي، افزايش آب دوستي غشاهاي پلي وينيليدين فلورايد اصلاح شده با نقاط كوانتومي كربن را نشان دادند. به گونه اي كه نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد، شار آب خالص ازL/m2.h 252 در غشاي خالص بهLMH 293 وLMH 384 به ترتيب در غشا اصلاح شده با APTES و CQD افزايش يافت. هم چنين ميزان زاويه تماس آب با سطح غشا از حدود 88 درجه در غشا خالص به 48 درجه در غشا اصلاح شده با نقاط كوانتومي كربن كاهش يافت كه نشاني از افزايش خاصيت آبدوستي در سطح غشا است. نتايج حاصل از آزمون خواص ضد گرفتگي به وضوح نشان مي¬دهد كه اصلاح سطح غشا باعث افزايش چشمگير نسبت بازيابي شار(FRR) نسبت به غشا خالص مي¬شود. به طوريكه شاخص FRR از 38 درصد در غشا خالص به 90 درصد در غشا اصلاح شده با CQD افزايش يافت. هم چنين مقاومت برگشت پذير در غشاهاي اصلاح شده افزايش و بالعكس مقاومت برگشت ناپذير كاهش پيدا كرده و مشخص گرديد غشاهاي اصلاح شده در مقابل غشا پلي وينيليدين فلورايد خالص، نسبت به گرفتگي و رسوب سطحي بسيار مقاوم تر هستند.

223149

فراورش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان