21001

۲۱۰۰۱

كاهش گرفتگي غشاهاي نانوكامپوزيتي تصفيه پساب هاي نفتي با استفاده از فناوري ريسندگي الكتريكي

كارشناسي ارشد

فرآيندهاي جداسازي

۱۳۹۵

۱۳۹۸/۴/۲

دكتر تورج محمدي

دكتر سمانه خانلري

مهندسي شيمي، نفت و گاز

غشا¬ها كاربرد گسترده¬اي در تصفيه پساب¬هاي مختلف از جمله پساب¬هاي روغني و نفتي دارند. ريسندگي-الكتريكي يكي از جديد¬ترين روش¬هاي تهيّه غشا¬هاي پليمري است و الياف غشايي به دست آمده مورد توجّه بسياري از محققين قرار گرفته است. در اين پژوهش ابتدا غلظت هاي مختلفي از محلول¬هاي پليمري متشكل از پليمر پلي¬اتر¬سولفون و نسبت-هاي مساوي از حلّال¬هاي DMF/NMP ريسندگي¬الكتريكي شدند. پس از رسيدن به نمونه موفق الياف غشايي PES، در بخش اول مهم¬ترين مشخّصه¬هاي غشايي يعني گذردهي آب در فرآيند فيلتراسيون امولسيون روغن در آب و همچنين ميزان پس¬زني امولسيون روغن به عنوان توابعي از چهار متغير نرخ تزريق محلول پليمري (8/0، 2 و ml/h 3)، مدّت زمان اصلاح حرارتي پرس داغ (5/0، 1 و h 5/1)، دماي حرارتي پرس داغ (90، 150 و °C 210) و فشار اصلاح حرارتي پرس داغ (0، 07/0 و bar 14/0) به عنوان پاسخ هاي روش طراحي آزمايش مورد بررسي قرار گرفتند. بر اين اساس بهترين شرايط ريسندگي-الكتريكي توسط طراحي آزمايش نرخ تزريق محلول پليمري ml/h 8/0، مدّت زمان اصلاح حرارتي پرس داغ h 5/1، دماي حرارتي پرس داغ °C 210 و فشار اصلاح حرارتي bar 14/0 تعيين شد. در اين شرايط الياف ريسندگي شدند و نتايج نشان داد كه توافق خوبي بين نتايج تجربي و پيش¬بيني شده توسط مدل وجود دارد بطوريكه خطاي گذر¬دهي و پس¬زني به ترتيب 4/7 و 2/11% مي¬باشد. در بخش دوّم، در بهترين شرايط تهيّه و اصلاح حرارتي به دست آمده، الياف غشايي با استفاده از محلول پليمري PES و زئوليت آبدوست NaY ريسندگي شد. به دليل استفاده از ذرات آبدوست ميزان گذردهي آب خالص الياف PES از LMH 4800 به LMH 9000 در مورد الياف PES/NaY افزايش پيدا كرد؛ همچنين گذردهي آب در فرآيند فيلتراسيون امولسيون روغن در آب از LMH 655 در مورد الياف PES به LMH 1200 در مورد الياف PES/NaY افزايش پيدا كرده است. بررسي خواص ضدگرفتگي غشا نشان داد كه FRR% براي الياف PES، 33% مي¬باشد كه پس از بكارگيري زئوليت به 73% افزايش پيدا كرده است. همچنين در اثر ريسندگي PES/NaY حدود 39% گرفتگي برگشت¬ناپذير تبديل به گرفتگي برگشت¬پذير مي¬شود، بطوريكه ميزان %Rir غشاي PES 66% است كه پس از بكارگيري زئوليت به 27% كاهش مي¬يابد. لازم به ذكر مي¬باشد كه استفاده از ساير نانوذرات آبدوست مانند تيتانيوم دي اكسايد و نانوذره بوهميت و گرافن نانو صفحه¬اي نيز استفاده شد. كلمات كليدي: تصفيه¬غشايي، پساب روغني، ريسندگي¬الكتريكي، گرفتگي، پلي¬اترسولفون، زئوليت

1398/06/17

Fouling reduction of oily wastewater nanocomposite membranes using electrospinning technique

6/22/2020 12:00:00 AM

The membrane separation technology has found a wide variety of applications in wastewater treatment. In this regard, the electrospinning technique has attracted considerable attention in recent years. Electrospun nanofibrous membranes (ENMs) with unique properties including high porosity, high surface to volume ratio, interconnected open pore structure and high permeability can be obtained by straightforward electrospinning technique. In this study, initially the response surface methodology (RSM) was utilized to determine the optimum condition of PES-based ENM preparation. Accordingly, PES solution electrospinning flow rate (0.8, 2.4 and 3.2 mL/h) with different post-treatment condition parameters, including hot-pressing time (0.5, 1 and 1.5 h), hot-pressing temperature (90, 150 and 210 °C) and hot-pressing pressure (0, 0.07 and 0.14 bar), were selected as independent factors and the optimization responses were water flux and rejection during oily wastewater treatments. Based on Box–Behnken design matrix, the optimal experimental conditions for water flux and rejection were obtained. The results of oil-in-water emulsion separation showed that the optimum levels of selected parameters were electrospinning flow rate for polymeric solution of 0.8 mL/h, hot-pressing time, temperature and pressure of 1.5 h, 210 °C and 0.14 bar, respectively. At these conditions, the water flux and rejection were about 4800 LMH and 79%, correspondingly. After that, at the obtained optimum conditions, PES/NaY electrospun membrane was prepared. The water flux and rejection of the PES/NaY electrospun membrane were found to be about 9000 LMH and 81%, respectively. The modified electrospun membrane showed regeneration capability so that the FRR% of the PES electrospun membrane was about 33% while that of hydrophilic NaY zeolite particles incorporated electrospun membranes were 73%. The zeolite enabled electrospun membrane show a lower Rir (27%) in comparison to the Rir of PES electrospun membrane (66%). Keywords: Oily wastewater treatment, Electrospun nanofibrous membranes, Fouling, hot-pressing condition, PES/NaY.