19094

۱۹۰۹۴

توسعه روش استخراج الكتروغشايي بوسيله غشاهاي با قابليت استفاده مجدد

كارشناسي ارشد

شيمي - تجزيه

۹۶-۹۷

۱۳۹۶/۱۲/۲۰

دكتر افسانه ملاحسيني

شيمي

تكنولوژي غشايي فرآيند اميدوار كننده اي براي عمليات جداسازي آلاينده ها است، اگر خصوصيات آبدوستي، رسوب گيري و قابليت استفاده ي مجدد آن ها قابل بهبود باشد. خاصيت فوق آبگريزي سطح غشاء، باعث كاهش برهمكنش بين آلودگي ها و سطح غشاء مي شود و منجر به كاهش تمايل گرفتگي و خواص خود تميز شوندگي آن مي شود. روش هاي متعددي براي ساخت خواص فوق آبگريزي بر روي سطح غشاء نظير؛ پليمريزاسيون القايي با تابش، خودآرايي لايه-لايه، اكسيداسيون آندي، پيوند فلوئوروكربن ها و الكتروريسي وجود دارند. غشاهاي نانوفيبري الكتروريسي شده به علت كم هزينه بودن، سادگي، سهولت در افزايش مقياس و گستره ي كاربردي وسيع، مواد قابل اعتماد هستند. امروزه استخراج الكتروغشايي به دليل داشتن مزايايي از قبيل گزينش پذيري و فاكتورهاي تغليظ بزرگ بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در روش استخراج الكتروغشايي اغلب از غشاهاي فيبر توخالي تجاري از جنس پلي پروپيلن استفاده مي شود. در پايان نامه ي حاضر، براي اولين بار، غشاهاي مسطح كامپوزيتي و فوق آبگريز شده ي پلي آكريلونيتريل/پلي دي متيل سيلوكسان/تيتانيم دي اكسيد با قابليت استفاده ي مجدد خوب تا 10 سيكل، به وسيله ي روش الكتروريسي ساخته شد. سپس براي تشكيل برجستگي هاي نانوكلاستر، غشاها با تركيبات انرژي سطحي پايين همچون دي كلرو دي متيل سيلان و تري كلرو متيل سيلان پيوند داده شده و عملكردشان در استخراج الكتروغشايي بعضي از فتالات ها در نمونه هاي آبي مورد بررسي قرار گرفت. سپس فتالات هاي استخراج شده توسط دستگاه كروماتوگرافي گازي با آشكارساز يونيزاسيون شعله اي اندازه گيري شده اند. ولتاژ اعمال شده، زمان استخراج، سرعت همزدن و حجم فازهاي دهنده و پذيرنده به عنوان عوامل مؤثر بر فرايند استخراج توسط روش سطح پاسخ بر پايه ي طراحي مركب مركزي بهينه شدند. شرايط بهينه به دست آمده، ولتاژ 200 ولت، زمان استخراج 20 دقيقه، سرعت همزدن 1100 دور بر دقيقه، حجم 10 ميلي ليتر فاز دهنده و 1 ميلي ليتر از فاز پذيرنده به دست آمد. تحت شرايط بهينه منحني هاي كاليبراسيون در محدوده ي 200-1 نانوگرم بر ميلي ليتر و 4000-100 نانوگرم بر ميلي ليتر به ترتيب براي دي اتيل هگزيل فتالات (DEHP) و دي بوتيل فتالات (DBP) خطي است و ضرايب همبستگي بزرگ تر از 99/. به دست آمده است. تكرارپذيري در يك روز، در چند روز و غشاء به غشاء در دو سطح غلظتي ( 20 و 100 نانوگرم بر دقيقه) براي DEHP و در دو سطح غلظتي (15 و 2000 نانوگرم بر دقيقه) براي DBP و در غلظت 200 نانوگرم بر ميلي ليتر براي غشاء به غشاء محاسبه گرديد. انحراف استاندارد نسبي در يك روز كم تر از 7 درصد، در چند روز كم تر از 9 درصد و در غشاء به غشاء كم تر از 12 درصد به دست آمد. حد تشخيص و حد تعيين روش براي DEHP به ترتيب 08/. و 25/. نانوگرم بر ميلي ليتر و براي DBP 4/7 و 06/21 نانوگرم بر ميلي ليتر به دست آمد. همچنين به عنوان نمونه ي حقيقي از سه نوع آب استفاده شده است و درصد بازيابي در مورد نمونه هاي آب با مقدار استاندارد افزوده در محدوده ي غلظتي 2000-20 نانوگرم بر ميلي ليتر در بازه ي 108-86 درصد قرار گرفت. واژه هاي كليدي: قابليت استفاده ي مجدد؛ استخراج الكتروغشايي؛ غشاي مسطح؛ فوق آبگريزي؛ فتالات ها؛ كروماتوگرافي گازي؛ طراحي مركب مركزي

1397/04/27

Development of Electromembrane Extraction Method by Reusable Membranes

3/11/2022 12:00:00 AM

Membrane technology is the most promising process for contaminations separation operation if the hydrophilicity, fouling and reusability properties could be improved. Superhydrophobicity property of the membrane surface diminishes interaction between the contaminations and membrane surface. This causes a reduction in the fouling tendency and self-cleaning characteristic. There are many methods to produce superhydrophobic properties such as radiation-induced copolymerization, layer-by-layer assembly, anodic oxidation grafting fluoroalkylsilane (FAS) on the membrane surface and electrospinning. electrospun nanofibrous membranes are well-established materials because of their low cost, simplicity, ease of scale-up and wide range of applications. Electromembrane extraction (EME) has gained a lot of popularity among the researchers because of their aforementioned unique potentials such as high selectivity and high preconcentrations. The most membranes used in electromembrane extraction (EME) are commercial polypropylene hollow fiber. We are focusing on fabricating a flat polymeric membrane that can be used in EME setup. In this study, for the first time, good reusable porous poly acrylonitrile (PAN)/poly dimethylsiloxane (PDMS)/TiO_2composite nanofibrous flat membranes to 10 cycles were fabricated by using an electrospinning process. Subsequently, the membranes were grafted with using a low surface energy material (CH_3 )_2SiCl_2/CH_3SiCl_(3 )to form nano-clusters, which were decorated on the microreliefs of electrospun PAN/ PDMS nanofibrous membranes, and their performance in an electromembrane extraction of some phthalate was investigated from water samples. Phthalates were determined by gas chromatography with the flame ionization detector. The applied voltage, extraction time, agitation rate, volumes donor and acceptor phases were found to be important factors for obtaining exhaustive extraction. These parameters were optimized using response surface methodology (RSM) based on a central composite design (CCD). The optimum conditions were 200 V, 20 min, 1100 rpm, 10 ml and 1 ml for voltage, time, agitation rate, volumes donor and acceptor phases, respectively. Under these conditions, calibration curves in the range of 1-200 ng/ml and 100-4000 ng/ml for diethylhexyl phthalate (DEHP) and dibuthyl phthalate (DBP) are linear with R2>0.990. The repeatability at two concentration levels (20 and 100 ng/ml) for DEHP and two concentration levels (15 and 2000 ng/ml) for DBP and at concentration of 200 ng/ml for the membrane-to-membrane were calculated. Relative standard deviation were less than 7%, 9% and 12% for interday, intraday and membrane-to-membrane, respectively. The limits of detection were found (0.08 and 7.4 ng/ml) and limits of quantification were (0.25 and 21.06) for DEHP and DBP, respectively. Three kinds of waters were used as real samples and the recoveries of those compounds in spiked water samples at a concentration of 20-2000 ng,/ml were obtained from 86-107%. Keywords: Reusablity; Electromembrane extraction; Flat membrane; Superhydrophobic; Phthalates; Gas chromatography; Central composite designe