شماره ركورد
34782
پديد آورنده
شبنم يزداني
عنوان
ساخت و بررسي عملكرد غشا با خاصيت فوتوكاتاليستي اصلاح شده با كامپوزيت PES/MIL-100(Fe)/ZnO
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/11/12
استاد راهنما
عليرضا همتي
استاد مشاور
ندارم.
دانشكده
مهندسي شيمي,نفت و گاز
چكيده
آلايندههاي آلي بهويژه رنگها از جمله مهمترين منابع آلودگي منابع آبي بهشمار ميروند كه حضور آنها در پسابهاي صنعتي ميتواند پيامدهاي زيستمحيطي جدي بههمراه داشته باشند. در اين پژوهش، غشاي اولترافيلتراسيون PES/PVP و غشاهاي نانوكامپوزيتي PES/PVP اصلاحشده با MIL-100(Fe) و MIL-100(Fe)/ZnO به روش وارونگي فاز براي حذف رنگ متيلن بلو تهيه شدند. نانوذرات MIL-100(Fe) و MIL-100(Fe)/ZnO سنتزشده به وسيله آزمونهاي FESEM، XRD، FTIR و BET مشخصهيابي شدند. بهمنظور بررسي اثر همزمان متغيرهاي ساختاري و عملياتي و تعيين شرايط بهينه، از طراحي آزمايشها با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)استفاده شد. در مرحله اول، تأثير پارامترهاي ساختاري غشا و در مرحله دوم، اثر شرايط عملياتي شامل pH، غلظت متيلن بلو و فشار بر شار عبوري آب و راندمان حذف ارزيابي گرديد. نتايج RSM بيانگر برازش مناسب مدلهاي آماري و توانايي آنها در پيشبيني پاسخها و تعيين شرايط بهينه بود. غشاهاي تهيهشده بهوسيله آزمونهاي FESEM، AFM، FTIR و زاويه تماس و تخلخل مشخصهيابي شدند. نتايج حاصل از آناليزها نشان داد كه آبدوستي غشاهاي اصلاحشده در مقايسه با غشاي PES/PVP خالص افزايش يافته است، بهطوريكه زاويه تماس از 6/76 به 02/51 درجه كاهش يافت. شار آب خالص و راندمان حذف غشاي بهينه شامل 17 درصد وزني پلياترسولفون و 2 درصد وزني پليوينيلپيروليدون و 1 درصد وزني نانوكامپوزيت در شرايط عملياتي بهينه؛ فشار 3 بار و غلظت آلاينده 55 پيپيام و همچنين 11pH = به مقدار 52/545 ليتربرمترمربعدرساعت و 7/91 درصد رسيد. همچنين نتايج نشان داد كه غشاهاي اصلاحشده شار آب و راندمان پسزني بالاتري نسبت به غشاي خالص از خود نشان ميدهند. بررسي رفتار ضدگرفتگي غشاها نيز نشان داد كه غشاهاي نانوكامپوزيتي داراي نسبت بازيابي شار بالاتري نسبت به غشاي خالص هستند و بهترين عملكرد ضدگرفتگي مربوط به غشاي بهينه 6/97 درصد ميباشد. علاوهبراين، نتايج آزمونهاي فوتوكاتاليستي بيانگر عملكرد مناسب غشاهاي اصلاحشده در حذف آلايندهها تحت تابش نور بوده و كاهش قابلتوجه گرفتگي غشا در حضور نانوذرات MIL-100(Fe) و MIL-100(Fe)/ZnO را تأييد ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/15
عنوان به انگليسي
Fabrication and Performance evaluation of a Photocatalytic PES Membrane Modified with MIL-100(Fe)/ZnO Nanocomposite
تاريخ بهره برداري
2/1/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
شبنم يزداني
چكيده به لاتين
Organic pollutants, particularly dyes, are among the most important sources of contamination in aquatic environments, and their presence in industrial effluents can lead to serious environmental consequences. In this study, a PES/PVP ultrafiltration membrane and PES/PVP nanocomposite membranes modified with MIL-100(Fe) and MIL-100(Fe)/ZnO were fabricated via the phase inversion method for the removal of methylene blue dye. The synthesized MIL-100(Fe) and MIL-100(Fe)/ZnO nanoparticles were characterized using FESEM, XRD, and BET analyses. To investigate the combined effects of structural and operational variables and to determine the optimal conditions, Design of Experiments (DoE) based on Response Surface Methodology (RSM) was employed. In the first stage, the influence of membrane structural parameters was examined, and in the second stage, the effects of operating conditions including pH, methylene blue concentration, and pressure on water permeation flux and dye rejection were evaluated. The RSM results indicated an adequate fit of the statistical models and their capability to predict the responses and identify optimal conditions. The prepared membranes were further characterized by FESEM, AFM, contact angle measurement, and porosity analysis. The results showed that the hydrophilicity of the modified membranes increased compared with the pristine PES/PVP membrane, as evidenced by a decrease in water contact angle from 76.6° to 51.02°. Under the optimal operating conditions (3 bar, pollutant concentration of 55 ppm, and pH 11), the optimized membrane composition (17 wt% PES, 2 wt% PVP, and 1 wt% nanocomposite) achieved a pure water flux of 545.52 L•m-2•h-1 and a dye rejection of 91.7%. Moreover, the modified membranes exhibited higher water flux and rejection performance than the pristine membrane. Antifouling assessments also revealed that all nanocomposite membranes had higher flux recovery ratios than the pristine membrane, with the best antifouling performance observed for the optimized membrane (97.6%). In addition, photocatalytic tests demonstrated the effective performance of the modified membranes in pollutant removal under light irradiation and confirmed a significant reduction in membrane fouling in the presence of MIL-100(Fe) and MIL-100(Fe)/ZnO nanoparticles.
كليدواژه هاي فارسي
غشاهاي فوتوكاتاليستي , پلياترسولفون , پليوينيلپيروليدون , نانوكامپوزيت MIL-100(Fe)/ZnO , روش سطح پاسخ
كليدواژه هاي لاتين
Photocatalytic membranes , Polyethersulfone , Polyvinylpyrrolidone , MIL-100(Fe)/ZnO nanocomposite , Response surface methodology
Author
Shabnam Yazdani
SuperVisor
Alireza Hemmati