-
شماره ركورد
30527
-
پديد آورنده
محمدصادق فتاحي مله اميرخاني
-
عنوان
ساخت و ارزيابي غشاي نانوكامپوزيتي فيلم نازك (نانوفيلتراسيون) اصلاح شده با نقاط كوانتمي گرافن
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي- فرايندهاي جداسازي
-
سال تحصيل
1399
-
تاريخ دفاع
1402/7/26
-
استاد راهنما
تورج محمدي
-
استاد مشاور
مريم احمدزاده توفيقي
-
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
-
چكيده
نقاط كوانتومي گرافن (GQDs) به عنوان يك دسته جديد از نانومواد كربني صفر بعدي كه داراي خواص الكترونيكي، نوري، شيميايي و فيزيكي منحصر به فردي كه وابسته به اندازه هستند، ظهور يافتهاند. اين پژوهش بر توسعه مسيرهاي سنتز هيدروترمال آسان و پايدار براي توليد GQDهاي مناسب با كنترل گروههاي عاملي سطح و به كارگيري آن در ساخت غشاهاي TFN متمركز شده است. دو نوع GQD سنتز شدند: GQDهاي عاملدار با آمين (AGQDs) و GQD هاي اصلاح شده با گلوتاميك اسيد (Glu-GQDs). هدف، تنظيم سيستماتيك گروهاي عاملي سطح GQD براي بهبود خواص و عملكرد غشا در كاربردهاي تصفيه آب است. AGQD ها و Glu-GQDها از پيش سازهاي اسيد سيتريك سنتز شدند و براي تأييد سنتز موفق GQDها مشخصهيابي آنها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، تبديل طيفسنجي مادون قرمز فوريه (FTIR) ،طيف سنجي اشعه ايكس (XRD) و طيفسنجي رامان انجام شد. حضور گروههاي عاملي بر سطح GQDها به پخش و پايداري بالا در آب منجر ميشود. GQD ها در طي پليمريزاسيون سطحي در لايههاي فعال پليآميدي در غلظتهايwt% 0.01 -0.1 براي AGQD ها وwt% 0.05 -0.2 براي Glu-GQDها در ساخت غشاهاي TFN استفاده شدند ارزيابي غشاهاي TFN بهبود قابل توجهي را در شار نشان داد در حالي كه پسزني نمك Na2SO4را حفظ كرد. براي غشاهاي wt0.03% AGQD ، پسزني Na2SO4 كمي از 97.2٪ به 94.04٪ كاهش يافت، در حالي كه شار از 8.22 به 1-LMH.bar12.9 افزايش يافت. به طور مشابه، براي غشاء TFN wt%0.1 Glu-GQD ، پسزني Na2SO4 به 95.08٪ كاهش يافته است، درحالي كه افزايش شار قابل توجه 1-16.56 LMH.bar بهدست ميآيد. قابل ذكر است كه شار افزايش 56.93% براي AGQD و افزايش چشمگير 101.45% براي Glu-GQD نشان ميدهد كه بر اثربخشي تركيب GQD در بهبود عملكرد غشاء تاكيد دارد. پسزني نمكها به ترتيب Na2SO4 > CaSO4 > MgSO4 > MgCl2 > NaCl > CaCl2 بهدست آمد. بيشترين پسزني براي Na2SO4 است كه اثر بارسطحي بر نمكزدايي را نشان ميدهد. در اين پژوهش GQDها به خاطر داشتن نقش چندمنظوره در تغيير مورفولوژي لايه گزينشگر و خواص فيزيكوشيمي آن پيشنهاد شدهاند.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1402/11/29
-
عنوان به انگليسي
Fabrication of thin film nanocomposite membrane (Nanofiltration) modified by graphene quantum dots
-
تاريخ بهره برداري
10/17/2024 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدصادق فتاحي مله اميرخاني
-
چكيده به لاتين
Graphene quantum dots (GQDs) have emerged as a new class of zero-dimensional carbon nanomaterials possessing unique size-dependent electronic, optical, chemical, and physical properties. This work focused on the development of facile, sustainable hydrothermal synthesis routes to produce tailored GQDs with controlled surface functionalities. Two types of GQDs were synthesized: amine-functionalized GQDs (AGQDs) and glutamic acid-modified GQDs (Glu-GQDs). The objective was to systematically tailor the GQD surface functionality to modulate membrane properties and performance for water treatment applications.The AGQDs and Glu-GQDs were synthesized from citric acid precursors and thoroughly characterized using transmission electron microscopy (TEM), XRD, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and Raman spectroscopy to confirm successful synthesis of quantum-confined GQDs. The surface functionalities were found to allow stable aqueous dispersion. The impact of GQD concentration on membrane performance was investigated, with AGQD concentrations ranging from 0.01% to 0.1% wt and Glu-GQD concentrations ranging from 0.05% to 0.2% wt. The evaluation of TFN membranes revealed significant improvements in flux while maintaining adequate solute rejection rates. For 0.03% wt AGQD-incorporated TFN membranes, Na2SO4 rejection decreased slightly from 97.2% to 94.04%, while flux increased from 8.22 to 12.9 LMH.bar⁻¹. Similarly, for 0.1% wt Glu-GQD-incorporated TFN membranes, Na2SO4 rejection decreased to 95.08%, with a remarkable flux increase to 16.56 LMH.bar⁻¹. Notably, flux exhibited a substantial 56.93% increase for AGQD and an impressive 101.45% increase for Glu-GQD, underscoring the effectiveness of GQD incorporation in improving membrane performance. salt rejection results indicated the following trend: Na2SO4 > CaSO4 > MgSO4 > MgCl2 > NaCl > CaCl2. These findings highlight the selectivity of the TFN membranes in rejecting various salts, with Na2SO4 demonstrating the highest rejection rate. Overall, this study showcases the potential of GQD-modified TFN membranes as promising candidates for desalination and water purification applications. The significant increase in flux, coupled with a minor decrease in salt rejection, suggests that GQD incorporation could lead to more efficient and sustainable water treatment processes, addressing the ever-growing global demand for clean and fresh water resources.
-
كليدواژه هاي فارسي
نانوفيلتراسيون , نمكزدايي , غشاي نانوكامپوزيت فيلم نازك(TFN) , نقاط كوانتومي گرافن
-
كليدواژه هاي لاتين
Nanofiltration , desalination , Thin Film Nanocomposite (TFN) membrane , graphene quantum dot
-
Author
Mohammad Sadegh Fattahi Mele-Amirkhani
-
SuperVisor
Toraj Mohammadi
-
لينک به اين مدرک :