26591

ساخت غشاي اولترافيلتراسيون پلي وينيليدين فلورايد-نانوذره هيبريدي(گرافن اكسايد/اكسيد فلزي) به منظور استفاده در تصفيه آب

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- فرايندهاي جداسازي

1398

1401/2/31

تورج محمدي

مريم احمدزاده توفيقي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين مطالعه، ابتدا نانوذره ي هيبريدي گرافن اكسايد/اكسيد مس (GO/CuO) از طريق روش همرسوبي با موفقيت ساخته شد. سپس از آن براي بهبود خواص و عملكرد غشاي خالص پلي وينيليدين فلورايد (PVDF) استفاده شد.و از طريق طراحي آزمايش با استفاده از روش باكس بنكن، غشاي خالص بهينه مشخص گرديد و غشاهاي اولترافيلتراسيون PVDF-GO/CuO حاوي درصدهاي مختلفي از GO/CuO به روش وارونگي فاز ساخته شد. نتايج حاصل از آناليزهاي صورت گرفته نشان داد كه آبدوستي غشاي PVDF حاوي 0.2 درصد وزني GO/CuO در مقايسه با غشاي خالص افزايش يافته است؛ به طوري كه زاويه تماس غشا از 80.68 به ⸰60.53 رسيده است. از طرف ديگر، در مقايسه با غشاي خالص، ميزان شار آب خالص عبوري از اين غشاي اصلاح شده، حدود 77 درصد افزايش يافته است. (شار آب خالص از 101.1 به lit/m2.h 178.87 رسيده است.) اين غشا داراي پس زني 94.28 درصدي آلبومين سرم گاوي (BSA) نيز مي باشد، در صورتي كه ميزان پس زني براي غشاي خالص در حدود 89.74 درصد بود. بهبود حاصل در خواص و عملكرد غشاي اصلاح شده حاوي نانوذره به دليل افزايش آبدوستي، تخلخل و ميانگين اندازه حفره ي غشا و كاهش زبري سطح غشا مي باشد. نتايج حاصل از آزمون گرفتگي نيز از كاهش 42، 8 و 60 درصدي ميزان گرفتگي كل، گرفتگي برگشت پذير و گرفتگي برگشت ناپذير حاكي است. اين امر نشان مي دهد كه خاصيت ضدگرفتگي غشاي اصلاح شده ي حاصل تا حد مطلوبي بهبود يافته است. غشاي PVDF-GO/CuO نه تنها در مقايسه با غشاي خالص از خود عملكرد بهتري نشان داد، بلكه نتايج به دست آمده نشان دادند كه اين غشا در مقايسه با غشاي PVDF/GO و PVDF/CuO نيز داراي خواص مناسب تري مي باشد. به طور كلي، نتايج حاصل آشكارا نشان مي دهند كه غشاي اصلاح شده PVDF-GO/CuO داراي توانايي هاي زيادي در زمينه ي تصفيه آب مي باشد.

1401/03/23

Fabrication of Ultrafiltration Membrane of Polyvinylidene fluoride-Hybrid Nanoparticles (Graphene oxide/Metal oxide) for Use in Water Treatment

5/21/2023 12:00:00 AM

In this study, a graphene oxide/copper oxide (GO/CuO) hybrid nanoparticle was successfully fabricated using the co-precipitation method. It was then used to improve the properties and performance of pristine polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane. Using design expert software, the optimal pristine membrane was determined, and the PVDF-GO/CuO ultrafiltration membrane containing different percentages of GO/CuO was fabricated by the phase inversion method. The analysis results showed that the hydrophilicity of PVDF membrane containing 0.2% by weight of GO/CuO increased compared to pristine membrane; So that the contact angle of the membrane decreased from 80.68 to 60.53 degrees. On the other hand, compared to the pristine membrane, the pure water flux of this modified membrane has increased by about 77% (pure water flux has increased from 101.1 LMH to 178.87 LMH). This membrane also has a 94.28% rejection of bovine serum albumin (BSA), while the rejection for pristine membrane was about 89.74%. This is because of increased hydrophilicity, porosity, average membrane pore size, and decreased membrane surface roughness. The results of the fouling test also show a 42, 8, and 60% reduction in the total fouling, reversible fouling, and irreversible fouling. This indicates that the antifouling property of the resulting modified membrane has been significantly improved. PVDF-GO/CuO membrane performed better than the pristine membrane, but the results showed that this membrane also has better properties than PVDF/GO and PVDF/CuO membranes. Overall, the results clearly show that the modified PVDF-GO/CuO membrane has excellent potential for water treatment.

Roshanak Pishbin

Dr. Tooraj Mohammadi