ساخت غشا ماتريس آميخته با نانوذرات اكسيدفلزي آبدار جهت حذف يون فلزي

كارشناسي ارشد

در اين مطالعه غشاي ماتريس آميخته¬ي اولترافيلتراسيون پلي¬اكريلونيتريل جديد، حاوي نانوذرّات گئوتيت براي حذف يون Cu(II) از محلول¬هاي آبي تهيه شد. ابتدا نانوذرّات گئوتيت سنتز شد و مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. نانوذرّات گئوتيت به عنوان نانوكره¬هاي با قطر كمتر از nm 60 شناسايي شدند. مرحله¬ي بعد ساخت غشاي ماتريس¬آميخته و ارزيابي آن بود. شرايط بهينه جهت ساخت و ارزيابي غشاها با استفاده از روش پاسخ سطح بر اساس طراحي باكس بنكن تعيين شد. اين كار شامل دو طراحي آزمايش بود، در طراحي آزمايش اوّل متغيرهاي ساخت و تأثير آن¬ها بر درصد دفع يون فلزي و ميزان تراوش¬پذيري آب خالص در شرايط عملياتي ثابت (غلظت خوراك ppm 20، pH برابر با 5/4 تا 5 و فشار برابر با bar 1) بررسي شدند. در طراحي آزمايش دوّم تأثير شرايط عملياتي بر قابليت دفع غشا بررسي گرديد. متغيرهاي مورد ارزيابي در طراحي آزمايش اوّل شامل پليمر پلي¬اكريلونيتريل در محدوده¬ي 18-15 %، پليمر افزودني پلي¬وينيل-پيروليدون در محدوده¬ي %wt5/1-3/1و درصد نانوذرّات در محدوده¬ي wt%5/0-1/0 بودند. متغيرهاي مورد ارزيابي در طراحي آزمايش دوّم شامل غلظت خوراك در محدوده¬ي ppm 20-200، pH محلول خوراك در محدوده¬ي 5-2 و فشار عملياتي در محدوده¬ي bar 1-3بودند. شرايط بهينه براي آزمايش اوّل در حالت حداكثر درصد دفع و حداكثر ميزان تراوش¬پذيري آب خالص به ترتيب، 15%، 3/1% و 1/0% براي پلي-اكريلونيتريل، پلي¬وينيل¬پيروليدون و درصد نانوذرّه تعيين شدند. تحت اين شرايط، حداكثر درصد دفع يون,Cu(II) 1/49 و حداكثر ميزان شار آب خالص L/m2 h bar285 به دست آمد. اين مقادير در مقايسه با مقادير پيش¬بيني شده توسط مدل كه به ترتيب 6/47 و L/m2 h bar 268 بودند كارايي مدل را تأييد كردند. شرايط بهينه براي آزمايش دوّم در حالت حداكثر درصد دفع، غلظت اوّليه خوراك ppm 20، pH خوراك برابر با 5/4 و فشار عملياتي برابر با bar 1 بدست آمد. اين شرايط با شرايط اوّليه خوراك در طراحي آزمايش اوّل يكسان بود. مقدار پيش¬بيني شده براي درصد دفع غشاي بهينه در طراحي آزمايش دوّم برابر با 022/45 با مقدار تجربي به¬دست آمده از غشاي بهينه برابر با 1/49 تقريباً برابر بود. نتايج مطالعات جذب توسط نانوكامپوزيت پلي¬اكريلونيتريل/گئوتيت نشان داد كه جذب يون Cu(II) توسّط غشاي پلي¬اكريلونيتريل با استفاده از نانوذرّات گئوتيت افزايش مي¬يابد. علاوه بر اين حذف يون فلزي Pb(II) توسط غشاي بهينه در شرايط غلظت اوليه خوراك برابر با ppm 20، pH برابر با 5 و فشار عملياتي bar 1 مورد ارزيابي قرار گرفت. درصد دفع يون Pb(II) توسط غشا بهينه 43% به¬دست آمده است. در اين مطالعه غشاي با تركيب %NP=0.5، %PAN=16.5 و %PVP=1.1 ساخته و ارزيابي شد كه مقدار درصد دفع يون فلزي براي غشاي ساخته شده تقريباً 90% و شار غشا تقريباً L/m2 h bar 150 به دست آمده است.

191207

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي - جداسازي

دكتر تورج محمدي