26633

بررسي اثر ذرات زئوليت بر خواص جذبي غشا الكتروريسي شده كامپوزيت كيتوسان

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1400/11/30

دكتر تورج محمدي

دكتر اميراتابك اسدي

مهندسي شيمي و نفت و گاز

محدوديت منابع و رشد جمعيت ازيك‌طرف و آلودگي آب از طرف ديگر، امروزه بازيابي آب را به يكي از مهم‌ترين مسائل در جهان تبديل كرده است. منابع آب به مواد مختلفي ازجمله فلزات سنگين كه يكي از خطرناك‌ترين اين آلاينده‌ها هستند، آلوده‌ شده است. جذب و فيلتراسيون غشايي از روش‌هاي مرسوم و مطلوب در حذف آلاينده‌هاي آب و به‌ويژه فلزات سنگين هستند. غشاهاي جذبي الكتروريسي به دليل اندازه منافذ قابل تنظيم، تخلخل بالا، نسبت سطح به حجم بالا، قابليت تركيب با ذرات جاذب مانند زئوليتها و مقياس‌پذيري توجه زيادي را براي حذف يون‌هاي فلزات سنگين به خود جلب كرده‌اند. در اين مطالعه، يك غشاي جاذب سه لايه اليافي نانوساختار كيتوسان فريز-دراي شده- پلي اكريلونيتريل (PAN) -زئوليت NaY با تكنيك الكتروريسي براي حذف Pb(II) و Cu(II) از آب آلوده ساخته شد. لايه بالايي و پاييني با استفاده از الكتروريسي محلولي از تركيب CS فريز-دراي شده و PAN در شرايط الكتروريسي يكسان ساخته شد. لايه مياني با استفاده از الكتروريسي محلول PAN خالص (در شرايط الكتروريسي مانند لايه‌هاي ديگر) جهت بارگذاري زئوليت NaY ساخته شد. خواص فيزيكي و شيميايي مواد و نمونه‌هاي اليافي توسط SEM، FTIR، DSC، AFM، آناليز DMTA و اندازه‌گيري زاويه تماس بررسي شد. تأثير برخي از پارامترها مانند غلظت اوليه يون، زمان و pH محلول بر عملكرد جذب ديناميكي غشا تهيه ‌شده براي حذف يون‌هاي فلزي در فشار 006/0 بار با استفاده از سيستم انتها بسته بررسي شد. جذب ديناميك يون‌هاي فلزي با استفاده از مدل‌هاي پيش‌بيني فيلتراسيون ديناميكي مانند مدل‌هاي توماس و يون-نلسون مدل‌سازي شد. قابليت استفاده مجدد و پايداري در محيط آبي غشاي جاذب ساخته ‌شده نيز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه غشاي اليافي نانوساختار ساخته‌ شده با درصد حذف يون‌هاي Pb(II) و Cu(II) به ترتيب 7/98 و 6/94 درصد در شرايط عملياتي بهينه (غلظت اوليه: ppm 50، زمان: 10 دقيقه pH : 62/4 )، سازگاري بالا در مدل‌سازي جذب ديناميكي غشا با استفاده از مدل‌هاي فيلتراسيون ديناميكي ( 990/0 < R2 )، شار آب خالص بالا در حدود LMH 298، قابليت استفاده مجدد مناسب براي سه چرخه بدون كاهش قابل‌توجه در جذب و همچنين پايداري طولاني‌مدت، مي‌تواند يك گزينه خوبي براي استفاده در تصفيه آب باشد.

1401/03/29

Polyacrylonitrile (PAN) – Freeze dried Chitosan (FCS)-NaY zeolite triple layer nanofiberous adsorptive membrane (PAN-FCS-NaY TNAM) for Pb(II) and Cu(II) ions removal from aqueous solutions

2/19/2023 12:00:00 AM

In this study, an innovative triple-layer nanostructured fibrous PAN–Freeze-dried chitosan-NaY zeolite was fabricated using electrospinning technique for Pb(II) and Cu(II) removal from contaminated water. Top and bottom fibrous layers were fabricated using combination of FCS and PAN solution electrospinning. Middle layer was fabricated using pure PAN solution electrospinning and loaded with NaY zeolite particles. The physicochemical properties of material and fibrous samples were investigated by SEM, FTIR, DSC, AFM, DMTA analysis, and contact angle measurement. The effect of some parameters such as initial ions concentration, time and solution pH, on the dynamic adsorption performance of prepared membrane, for Pb(II) and Cu(II) ions removal were investigated at the pressure of 1.15 bar using a dead-end module. Dynamic metal ions adsorption was modeled using dynamic filtration prediction models such as Thomas and Yoon-Nelson models. Reusability and stability in the aqueous medium of the fabricated adsorptive membrane were also investigated. The results showed that the fabricated nanofibrous membrane with the removal percentage of Pb(II) and Cu(II) ions 98.7 and 94.6%, respectively, under optimal operating conditions (initial concentration: 50 ppm, time: 10 min, and pH: 4.62), high compatibility in modeling of membrane dynamic adsorption using dynamic filtration models (R2 > 0.99), high pure water flux around 298 LMH, suitable reusability for three-cycle without significant reduction in adsorption as well as long-term stability, can be a good option for use in water treatment.

غشاي جاذب اليافي نانوساختار؛ , مدل‌سازي جذب ديناميك , كيتوسان فريز-دراي شده

Nanostructured fibrous adsorptive membrane , Dynamic adsorption modeling , Freeze-Dried Chitosan

Setareh Karimzadeh

Toraj Mohammadi