21938

21938

ساخت غشاهاي مركب و نانومركب لايه نازك نانوفيلتراسيون بر پايه پلي‌اترسولفون- نانوموادكربني در فرآيند نمك‌زدايي

كارشناسي ارشد

فرايندهاي جداسازي

1398/4/31

دكتر تورج محمدي

دكتر مريم احمدزاده توفيقي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين پژوهش غشاي نانومركب لايه نازك پلي‌اترسولفون/ پلي وينيل الكل (PES/ PVA) به منظور استفاده در فرآيند نمك‌زدايي از آب، با موفقيت ساخته شد. نانولوله كربني عامل دار شده (OMWCNT) و گرافن اكسايد (GO) به عنوان افزودني‌هاي آب‌دوست با ساختار ويژه لوله‌اي و صفحه‌اي جهت اصلاح پايه غشا به كار برده شدند. عملكرد گذردهي و ضد گرفتگي پايه غشا و همچنين گذردهي و پس‌زني غشا لايه نشاني شده با PVA مورد ارزيابي قرار گرفت. آزمون‌هاي FTIR، SEM، AFM و زاويه تماس به منظور ارزيابي ساختار نانومواد كربني و غشاهاي ساخته شده، انجام شد. خصوصيات غشاهاي ساخته شده با توجه به ميزان آب‌دوستي، تخلخل و زبري سطح مورد ارزيابي قرار گرفت. عملكرد پايه غشا و غشا اصلاح شده با روش پوشش‌دهي بررسي و اثر افزودن نانومواد به آن‌ها مقايسه شد. بارگذاري بهينه براي OMWCNT، %wt 0.4 و براي GO، %wt0.1 به دست آمد. عملكرد گذردهي و ضد گرفتگي پايه غشا از L/m2hbar70 و 29% به L/m2hbar140 و 77% براي غشاي اصلاح شده با OMWCNT و L/m2hbar135و 74% براي غشاي اصلاح شده با GO بهبود يافت. در ادامه بهينه سازي غلظت محلول PVA و اتصال دهنده عرضي GA براي ساخت غشا مركب لايه نازك انجام شد و مقادير بهينه به ترتيب wt 1% و wt 1% بدست آمد. در اثر تركيب نانومواد كربني در غشاي نانومركب لايه نازك ميزان پس‌زني و گذردهي از L/m2h 13.2 و84% به L/m2h 20 و 90% براي غشاي اصلاح شده با OMWCNT و L/m2h 17.6 و 87% براي غشاي اصلاح شده با GO بهبود يافت. ترتيب پس‌زني نمك‌ها براي غشاي نانومركب لايه نازك به صورت R(NaCl)< R(MgSO4) <R(Na2SO4) بدست آمد كه اثر بار منفي سطح غشا را طبق اثر دونان نشان مي‌دهد. ميزان بهبود عملكرد غشا اصلاح شده با OMWCNT بيشتر از غشاي اصلاح شده با GO به دست آمد.

1399/03/11

Fabrication of thin film composite and nanocomposite membranes based on Polyethersulfone/carbon nanomaterials for desalination

7/22/2019 12:00:00 AM

In the current research, (PES/ PVA) thin film nanocomposite membrane was fabricated successfully for desalination application. Functionalized carbon nanotube (OMWCNT) and graphene oxide (GO) were used as hydrophilic additives with a special tubular and plate structure to membrane support modification. The permeability and anti-fouling performance of the membrane support, as well as the permeability and rejection performance of the PVA coating layer on membrane, was evaluated. FTIR, SEM tests were used to evaluate the structure of carbon nanomaterials and FTIR, SEM, AFM and contact angle tests were used to evaluate the prepared membranes. Properties of the prepared membranes were evaluated based on the quantity of hydrophilicity, porosity and surface roughness. The performance of the membrane support and modified membrane with coating layer was evaluated and the effect of adding nanomaterials was compared. Optimal loading for OMWCNT and GO was obtained 0.4% wt and 0.1% wt, respectively. The permeability and anti-fouling performance of the membrane support improved from 70 L/m2h and 29% to 140 L/m2h and 77% for OMWCNT modified membrane and 135 L/m2h and 74% for GO modified membrane. In continue, the concentrations of PVA solution and GA crosslinking solution were optimized for preparation of the thin film composite membrane that the optimized quantities were 1%wt and 1%wt, respectively. Permeability and rejection of the prepared thin film nanocomposite membrane were enhanced from 13.2% L/m2h and 84% to 20 L/m2h and 90% for OMWCNT modified membrane and 17.6 L/m2h and 87% for GO modified membrane. Regarding the salt rejection, the membranes prepared by both nanomaterial follow the order NaCl<MgSO4<Na2SO4 which confirm negatively charge of the thin film nanocomposite membrane surface based on Donnan effect. Furthermore, in comparsion of both nanomaterial, thin film nanocomposite membrane demonstrated more effective performance for OMWCNT.