22366

ساخت و ارزيابي غشاهاي مركب PVDF/Functionalized CNT به منظور استفاده در فرآيند تقطير غشايي

كارشناسي ارشد

فرايندهاي جداسازي

1399/3/13

دكتر تورج محمدي

دكتر مريم احمدزاده توفيقي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين پژوهش غشاي مركب PVDF/Functionalized CNTبه روش لايه‌نشاني محلول پلي وينيليدن فلورايد (PVDF) حاوي نانولوله هاي كربني عامل دار شده بر روي پايه‌اي از جنس پلي تترافلوئورواتيلن (PTFE) براي به كارگيري در فرآيند تقطير غشايي تحت خلأ تهيه گرديده است. فرآيند پوشش‌دهي به كمك روش فيلتراسيون خلأ انجام شد. به منظور يافتن غشاي بهينه از نظر ساختاري و عملكردي، از مواد و روش‌هاي مختلف كوالانسي و غيركوالانسي جهت عامل‌دار كردن نانولوله هاي كربني استفاده شده است. با بررسي نتايج حاصل از ارزيابي غشاهاي ساخته شده، غشاي بهينه تعيين شد كه شار نرمال شده معادل با LMH/bar 42/103 و پس‌زني نمك معادل با % 45/99 از خود نشان داد كه مقدار قابل‌ قبولي براي فرآيند تقطير غشايي است. در واقع پس زني غشاي اصلاح شده در مقايسه با غشاي خالص پايه % 5/32 بهبود يافته است. همچنين غشاي بهينه از مقاومت مكانيكي مناسبي در فرآيند تقطير غشايي برخوردار است. سپس با استفاده از طراحي آزمايش تاگوچي آزمايش هايي به منظور تعيين شرايط بهينه فرآيندي انجام گرديد و پارامترهاي مؤثر فرآيندي غشا اعم از دما، غلظت و شدت جريان خوراك مورد مطالعه قرار گرفت. طبق نتايج شرايط بهينه فرآيندي در دماي°C 70، غلظت ppm 10000 و شدت جريانLPH 150بدست آمده است. همچنين جهت ارزيابي رفتار ساختاري غشاهاي سنتز شده، از آناليزهاي مختلفي از قبيل ‌FTIR، Raman، SEM، AFM بهره گرفته شده است.

1399/06/15

Synthesis and evaluation of PVDF/Functionalized CNT composite membrane using in vacuum membrane distillation

6/3/2021 12:00:00 AM

In this study, PVDF/functionalized CNT composite membrane was prepared by coating of polyvinylidene fluoride (PVDF) solution containing functionalized CNTs on polytetrafluoroethylene (PTFE) support for use in vacuum membrane distillation process. The coating process was performed using vacuum filtration method. In order to prepare the optimal membrane structurally and functionally, different covalent and non-covalent methods with various materials have been used to functionalize CNTs. According to the results, PVDF/CNT functionalized membrane which treated via HNO3 as an oxidant and sodium dodecyl sulfate (SDS) as a non-covalent modifier, exhibited the best performance in vacuum membrane distillation (32.5 % enhancement in rejection compared to the unmodified membrane). The prepared optimal membrane also showed good mechanical strength in the membrane distillation process. Taguchi method was applied to design a minimum number of experiments. The optimal levels thus determined for the three factors were: temperature 70 °C, concentration 1000 ppm and flow rate 150 LPH. FTIR, Raman, SEM, AFM were used to characterize the CNTs and membranes. Finally, the effective parameters of membrane preparation and evaluation were studied.