13905

13905

توسعه غشاهاي تبادل آنيون براي سيستم الكترودياليز با هدف بهبود گزينش پذيري نيترات

دكتري

شيمي - فرآيندهاي جداسازي

دي ماه 1393

دي ماه 1393

دكتر سيد نظام الدين اشرفي زاده

دكتر بارت وندر بروگن

چكيده در فرآيندهاي غشايي همواره بهبود گزينش¬پذيري غشا بعنوان هدف اصلي مورد توجه مي¬باشد. با توجه به اين موضوع، در اين رساله سنتز غشا تبادل آنيون با هدف بهبود گزينش¬پذيري بررسي شده است. در غشاهاي تبادل آنيون، گزينش¬پذيري به دو صورت گزينش¬پذيري بين يون¬هاي همنام / ناهمنام (كاتيون/ آنيون) و بين يون¬هاي ناهمنام / ناهمنام (آنيون/ آنيون) تعريف مي¬شود. با توجه به افزايش روزافزون آنيون نيترات در آب¬هاي سطحي و زيرزميني و خطرات استفاده¬ زيستي از اين آب¬هاي آلوده، آنيون مزبور بعنوان آنيون هدف تعيين و سنتز غشاها در راستاي بهبود دو نوع گزينش¬پذيري مذكور صورت پذيرفت. سنتز غشاهاي تبادل آنيون ناهمگن در دو گروه لواتيت و آمبرلايت (بر اساس نوع رزين تبادل آنيون) انجام شد. در ابتدا، ميزان پارامترهاي موثر و بنيادي بر سنتز غشا (نسبت حلال به پليمر و نسبت رزين به پليمر) به-منظور سنتز غشاهاي دو گروه با طراحي آرمايش سطح پاسخ تعيين و سپس سنتز دو گروه غشا ادامه داده شد. بر حسب خصوصيات رزين¬هاي استفاده شده تاثير متغيرهاي¬متفاوتي در سنتز ¬آنها بررسي شد. در گروه لواتيت (با توجه به مقاومت بالاتر اين رزين در برابر آمبرلايت)، شرايط تغيير فاز با هدف كاهش مقاومت غشا و استفاده از ماده فعال سطحي با هدف توزيع يكنواخت ذرات در سطح غشا بررسي شد. در گروه آمبرلايت هم كربن فعال با هدف تشديد آبگريزي غشا استفاده گرديد. خصوصيات غشاها مانند عدد انتقال، گزينش¬پذيري، ظرفيت تبادل يون، ميران آب، غلظت گروه¬هاي ثابت و مقاومت اندازه¬گيري و عملكرد آنها در الكترودياليز بررسي شد. بعد از مقايسه غشاهاي دو گروه، غشا برتر انتخاب و بمنظور اصلاح سطحي، پليمريزاسيون سطحي پليمر رسانا (پلي¬آنيلين) بر سطح آن انجام شد. گزينش¬پذيري ناهمنام/ ناهمنام (نيترات/كلرايد) غشا آمبرلايت 145% بالاتر از غشا لواتيت (68/4 در مقابل 91/1) و گزينش¬پذيري همنام/ ناهمنام آن 4/1% كمتر (882/0 در مقابل 895/0) بود. لذا، پليمريزاسيون بر سطح غشا آمبرلايت با هدف بهبود گزينش¬پذيري همنام/ ناهمنام انجام شد. نتايج نشان داد پليمريزاسيون پلي¬آنيلين باعث بهبود 2/4% گزينش¬پذيري ناهمنام/ همنام شده (بسيار بالاتر از نمونه غشا تجاري) ولي بدليل كاهش آبگريزي، باعث كاهش گزينش¬پذيري غشا براي نيترات مي¬گردد. خصوصيات و عملكرد نمونه غشا تجاري در الكترودياليز در شرايط يكسان با غشاهاي سنتز شده مقايسه گرديد. غشاهاي سنتز شده داراي عملكرد ¬و¬ خصوصيات بسيار ¬برتري نسبت به غشا ¬تجاري هستند. غشا سنتز شده با رزين آمبرلايت با داشتن گزينش¬پذيري بالا و مقاومت پايين غشايي مناسب براي استفاده در الكترودياليز مي¬باشد. استفاده از چنين ¬غشايي (سنتز شده با فرآيندي آسان، سازگار با محيط زيست، و داراي عملكرد بالا) مي¬تواند موجب توسعه كاربرد الكترودياليز در جداسازي نيترات گردد. واژه‌هاي كليدي: الكترودياليز، غشا تبادل آنيون ناهمگن، گزينش¬پذيري، جداسازي نيترات، مقاومت