چکیده:
امروزه به دلیل افزایش سریع جمعیت جهان و به دنبال آن افزایش نیاز به آب آشامیدنی و در عین حال کاهش ذخایر آب شیرین به علل مختلفی از جمله ازدیاد برداشت، آلودگی منابع آب شیرین، تغییرات آب و هوایی و...، تامین آب شیرین و بهداشتی از دغدغههای اصلی جوامع مختلف به شمار میرود. به همین دلیل روش های تصفیه آب از اهمیت زیادی برخوردار شدهاند. در طی سالیان گذشته استفاده از فناوری نانو در بخش تصفیه آب بسیار مورد توجه قرار گرفته است و استفاده از آن در تصفیه آب و فاضلاب و همچنین نمک زدائی از آب باعث کاهش هزینههای عملیاتی شده است. از مهمترین کاربردهای فناوری نانو در تصفیه آب استفاده از آن در غشاء و فرآیندهای غشائی است. در این پژوهش غشاهای نانو فیلتراسیون مورد نیاز با استفاده از پلی وینیلیدن فلوراید به عنوان پلیمر پایه غشا، پلی وینیل پیرولیدن به عنوان حفره ساز و دی متیل استامید به عنوان حلال با استفاده از روش تغییر فاز ساخته شدهاند. برای اصلاح غشای پایه از نانوذرات ترکیبی تیتانیا/پلی وینیل الکل و روش لایه نشانی سطحی استفاده شده است. آنالیز طیف سنجی مادون قرمز فوریه، عکس میکروسکوپ الکترونی، پسدهی نمک و شار عبوری، جداسازی فلز سنگین، آزمایشهای زاویه تماس آب، خواص ضدگرفتگی و... به منظور بررسی خواص غشاهای ساخته شده مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که پس از اصلاح سطح با افزایش غلظت نانوذره ترکیبی تیتانیا/پلی وینیل الکل، زاویه تماس آب با سطح غشا مرتبا کاهش پیدا کرده است. افزودن نانو ذره ترکیبی باعث افزایش آبدوستی در سطح غشا شد. با توجه به نتایج، شار عبوری از غشاهای اصلاح شده از غشا پایه بیشتر بوده است، هم چنین با افزایش غلظت نانوذره ترکیبی شار عبوری به طور پیوسته کاهش یافت. میزان پس دهی نمک در غشاهای اصلاح شده نیز نسبت به غشا اولیه به صورت کلی افزایش یافت. افزایش غلظت نانوذره ترکیبی تا 06/0 درصد وزنی باعث بدست آمدن میزان پس دهی ۷۱ درصد شد. هم چنین مقدار نسبت بازیابی شار در غشا اصلاح شده با 06/0 درصد وزنی از نانوذره ترکیبی، 8/95 درصد بدست آمد. با توجه به نتایج آزمایشات و عملکرد کلی غشاها، غلظت 06/0 درصد وزنی نانوذره ترکیبی تیتانیا/پلی وینیل الکل (غشای ) به عنوان غلظت بهینه نانوذره ترکیبی برای اصلاح سطح غشا پلی وینیلیدن فلوراید به روش لایه نشانی انتخاب گردید.
خلاصه ماشینی:
با افزایش میزان نانو ذره ترکیبی TiO2/PVA در ساختار لایه سطحی ایجاد شده بر روی غشا به عنوان یک افزودنی آب دوست میتوان میانگین اندازه حفرات سطح را افزایش داد.
این پژوهش نشان داد که نانوذره ترکیبی TiO2/PVA از نظر افزایش پس دهی نمک و انتخاب پذیری، بهبود بخشیدن به خاصیت ضدگرفتگی غشا و افزایش آب دوستی سطح غشا، گزینه مناسبی برای اصلاح سطح غشای پلی وینیلیدن فلوراید به روش لایه نشانی بوده است.
Yoon, “Identification of Nanofiltration membrane foulants”, Journal of Water Research, 41(2007) 3936-3947.
, "Development of a novel thin film composite membrane by interfacial polymerization on polyetherimide/modified SiO2 support for organic solvent nanofiltration".
Ray, “Polyvinyl alcohol as the barrier layer in thin film composite nanofiltration membranes: Preparation, characterization, and performance evaluation”, Journal of Colloid and Interface Science, 338 (2009) 121–127.
, Synthesis and characterization of PVA/PES thin film composite nanofiltration membrane modified with TiO2 nanoparticles for better performance and surface properties, Journal of Industrial and Engineering Chemistry 18 (2012) 1398–1405.
, Activated carbon nanoparticles entrapped mixed matrix polyethersulfone based nanofiltration membrane for sulfate and copper removal from water, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 0 0 0 (2017) 1–10.
Mohsen Hosseini, A new type of polyethersulfone based composite nanofiltration membrane decorated by Cobalt ferrite-Copper oxide nanoparticles with enhanced performance and antifouling property, Separation and Purification Technology (2019), doi: https://doi.
Van der Bruggen, Tailoring the separation performance and fouling reduction of PES based nanofiltration membrane by using a PVA/Fe3O4 coating layer, Chemical Engineering Research and Design 144 (2019) 418–428.