19151

۱۹۱۵۱

بهبود عملكرد غشاي سلولز استاتي اسمز مستقيم با استفاده از نانوذرّات

كارشناسي ارشد

فرايندهاي جداسازي

۱۳۹۴-۱۳۹۶

1396/12/16

دكتر تورج محمدي

مهندسي شيمي ، نفت و گاز

در اين مطالعه، غشاي نانوكامپوزيت نويني از جنس سلولز استات براي فناوري اسمز مستقيم ساخته شد. نانوذرّات اكسيد فلزي از قبيل اكسيدتيتانيوم و اكسيدآلومينيوم به عنوان افزودني¬هاي آب¬دوست جهت اصلاح غشا به كار برده شدند و از دستگاه آزمايشگاهي اسمز مستقيم جهت ارزيابي غشاها استفاده شد. در ابتدا از نانوذرّات اكسيدتيتانيوم جهت اصلاح غشاها استفاده شد و عملكرد غشاها مورد ارزيابي قرار گرفت. در مرحله بعد، جهت بهبود عملكرد غشاهاي اصلاح شده با نانوذرّات اكسيدتيتانيوم، نانوذرّات اكسيدآلومينيوم به عنوان افزودني دوّم به ساختار غشا اضافه شد. خصوصيات غشاهاي ساخته شده با توجّه به ميزان آب¬دوستي، تخلخل، زبري سطح، پايداري حرارتي، ساختار و همچنين عملكرد اسمز مستقيم آن¬ها، مورد ارزيابي قرار گرفتند. حضور نانوذرّات اكسيدتيتانيوم در ساختار غشا باعث گسترش حفرات انگشت ¬مانند و افزايش تخلخل غشاها و در نتيجه بهبود عملكرد آن¬ها شد. به علاوه، غشاهاي اصلاح شده با نانوذرّات اكسيدآلومينيوم و اكسيدتيتانيوم به صورت همزمان پايداري حرارتي و آب¬دوستي بهتري نسبت به غشاي اوليه و غشاي اصلاح شده با اكسيدتيتانيوم از خود به نمايش گذاشتند. شايان ذكر است كه بر خلاف نانوذرّات اكسيدتيتانيوم، تخلخل غشاها با حضور نانوذرّات اكسيدآلومينيوم در ساختار غشا تغيير قابل توجّهي نداشت. در اين بررسي نشان داده شد كه غشاهاي اصلاح شده با دو نانوذرّه به صورت هم¬زمان عملكرد خوبي در تصفيه آب به روش اسمز مستقيم از خود نشان مي دهند.

1397/04/16

Improvement of Cellulose Acetate Forward Osmosis Membrane Performance Using Nanoparticles

3/20/2021 12:00:00 AM

In this study, novel nanocomposite cellulose acetate (CA) membranes were fabricated via phase inversion method for forward osmosis (FO) applications. Metal oxide nanoparticles (MeO-NPs) such as TiO2 and Al2O3 as hydrophilic additives were used for modification of FO membranes. First, different contents of TiO2 NPs (0.5, 1, 1.5 and 2 wt. %) were added to the casting solution to modify the CA membranes and performance of the prepared membranes were evaluated. Then, Al2O3 NPs as a secondary additive was added to the polymer dope solution under the optimized content of TiO2 NPs which was 1 wt. % to improve the membrane performance. The synthesized membranes were characterized in terms of hydrophilicity, overall porosity, surface roughness, thermal stability, membrane morphology and FO performance. Incorporation of TiO2 NPs to the membrane matrix improved the overall performance of the membrane samples in terms of water flux and salt rejection. Furthermore, incorporation of Al2O3 NPs to the TiO2 modified membrane enhanced thermal stability and hydrophilicity of the membrane in comparison with the neat and TiO2 modified membrane samples. It was observed that porosity and sub-layer structure of the CA membranes are not affected by incorporation Al2O3 NPs to the membrane matrix and the modified membranes exhibit good performance in water desalination.