25665

نمك زدايي آب توسط غشاي پلي وينيليدن فلورايد/گرافن اكسايد كاهش يافته اصلاح شده به منظور استفاده در فرآيند تقطير غشايي

ارشد

مهندسي شيمي فرآيند‌هاي جداسازي

99-1400

1400/6/31

دكتر تورج محمدي

سركار خانم مريم احمدزاده توفيقي

مهندسي شيمي

در اين پروژه، غشاي مركب پلي‌وينيليدن‌فلورايد/ گرافن‌اكسيد‌كاهش‌يافته ساخته شد و عملكرد آن در فرآيند نمك‌زدايي به روش تقطير غشايي خلأ مورد ارزيابي قرار گرفت. ليكوپوديوم، براي اولين بار در دنياي فناوري‌هاي غشايي به منظور اصلاح پايه غشاي مركب مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا، گرافن‌اكسيد‌كاهش‌يافته به روش سبز سنتز شد. سپس، ساختار و خواص گرافن‌اكسيد‌كاهش‌يافته سنتز شده با انجام آناليزهاي گوناگون مورد ارزيابي قرار گرفت. در مرحله بعد، با انجام طراحي آزمايش مناسب، غشاي ماتريس آميخته پلي‌وينيلدين‌فلورايد/ ليكوپوديوم در شرايط مختلف، به روش جدايش فازي ساخته شد و تركيب درصد غشاي ماتريس آميخته بهينه به دست آمد. تاثير عواملي مانند درصد پليمر، درصد اتيلن‌گلايكول به عنوان عامل حفره ساز و درصد ليكوپوديوم بر عملكرد غشاي ماتريس آميخته مورد بررسي قرار گرفت. سپس، گرافن‌اكسيد‌كاهش‌يافته سنتز شده بر سطح غشاي‌ماتريس‌آميخته پلي‌وينيلدين‌فلورايد/ ليكوپوديوم به عنوان پايه غشاي مركب، به روش فيلتراسيون خلأ، لايه نشاني شد. در نهايت، ارزيابي ساختاري و عملكردي غشاي مركب ساخته شده انجام شد. نتايج حاصل نشان داد با استفاده از مقدار كمي ليكوپوديوم در ساختار غشا، پس‌زني نمك و شار غشا نسبت به غشاي پايه خالص پلي‌وينيلدين‌فلورايد به ميزان زيادي بهبود يافته است. به عبارت ديگر، در مقدار بهينه ليكوپوديوم، پس‌زني نمك و شار غشاي ماتريس آميخته نسبت به غشاي پايه خالص پلي‌وينيلدين‌فلورايد به‌ ترتيب از % 63 و LMH 3.8 به %99.99 و LMH 25.2 افزايش يافته است. همچنين، پس‌زني نمك و شار غشاي مركب لايه نشاني شده با گرافن‌اكسيد‌كاهش‌يافته به ترتيب %99.99 و LMH 11.8 به دست آمد. نتايج حاصل نشان داد غشاي ماتريس آميخته حاوي درصد بهينه ليكوپوديوم عملكرد مناسب تري نسبت به غشاي مركب لايه نشاني شده با گرافن‌اكسيد‌كاهش‌يافته در فرآيند تقطير غشايي دارد.

1400/09/20

Water desalination by modified PVDF/reduced graphene oxide membrane for using in membrane distillation process

9/22/2022 12:00:00 AM

In this project, modified polyvinylidene fluoride/reduced graphene oxide composite membrane was prepared and its performance was evaluated in vacuum membrane distillation process for desalination application. Lycopodium was used for the first time in the world of membrane technologies to modify the support of the composite membrane. At first, reduced graphene oxide was synthesized via a green method. Then, the structure and properties of the synthesized reduced graphene oxide was evaluated by performing various analyzes. In the next step, by performing a suitable design of experiment (DOE), the PVDF base mixed matrix membrane containing lycopodium was fabricated under different conditions by phase inversion method and the optimized membrane was determined. The effects of polymer percent, ethylene glycol percent as pore former and lycopodium content on the performance of the fabricated mixed matrix membranes were also investigated. Then, the synthesized reduced graphene oxide was coated on the surface of the polyvinylidene fluoride/ lycopodium mixed matrix membrane as support layer via vacuum filtration method. Finally, structural and functional evaluation of the fabricated composite membrane was done. The obtained results demonstrated that with incorporation low amount of lycopodium into PVDF marix, the membrane performance was significantly improved compared to the neat PVDF membrane. In other words, compared to the neat PVDF membrane, in the optimum amount of lycopodium, salt rejection and flux of the PVDF/Lycopodium mixed matrix membrane reached from 63% and 3.8 LMH to 99.99% and 25.2 LMH, respectively. Also, the rGO-coated composite membrane reached 99.99% of salt rejection and 11.8 LMH of flux. The obtained results demonstrated that the fabricated mixed matrix membrane containing the optimized amount of lycopodium exhibited better performance than the composite membrane coated with reduced graphene oxide.

تقطير غشايي , نمك زدايي , گرافن‌اكسيد‌كاهش‌يافته , ليكوپوديوم , پلي وينيليدين فلورايد

Membrane distillation , Desalination , Reduced graphene oxide , Lycopodium , Poly vinylidene fluride