اصلاح سطح غشاي اولترافيلتراسيون الياف توخالي پلي پروپيلن با نقاط كوانتومي كربني نيتروژنه براي بهبود عملكرد ضد گرفتگي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

كارشناسي ارشد

دسترسي به آب پاك بعنوان يكي از مشكلات بسيار جدي در اقتصاد جهاني مطرح است. از آنجا كه احياي فاضلاب شهري يا صنعتي براي كاهش بحران نگران كننده آب حياتي است، تمركز بر روي بهبود كيفيت آب و افزايش ظرفيت تصفيه معطوف شده است. فناوري غشايي اولترافيلتراسيون به دليل مزيتهاي فراوان براي تصفيه آب و پساب نسبت به ديگر رو شها از نظر بالا بودن راندمان در ميزان جداسازي آلودگ يها، مصرف ك مانرژي و پايين بودن هزينههاي استهلاك بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اين پژوهش با هدف اصلاح سطح و بهبود عملكرد غشاي اولترافيلتراسيون الياف توخالي پلي پروپيلن به منظور كاهش ميزان گرفتگي و افزايش آبدوستي اين گونه غشا، انجام شده است. بدين منظور ابتدا، سطح غشا پلي پروپيلن طي يك فرآيند اصلاح شيميايي توسط محلول اكسنده پيرانا، كه تركيبي از اسيد سولفوريك وهيدروژن پروكسايد است، فعال گرديد. سپس نانوذرات آبدوست نقاط كوانتومي كربن آلاييد ه شده با نيتروژن به كمك يك اتصال دهنده سيلان ي، به سطح فعال شده پيوند داده شد. براي اين كار، در ابتدا نانوذرات كوانتومي كربن تركيب شده با نيتروژن طي يك فرآيند گرماي ي سنتز شدند. سپس گروه هاي عملكردي موجود روي سطح و توزيع اندازه اين نانوذرات با استفاده از آزمون هاي طيف سنج ي مادون قرمز تبديل فوريه) FTIR-ATR ( ، تفرق نور پويا) DLS ( و آزمون ميكروسكوپ الكتروني عبوري) TEM ( بررسي شدند . در ادامه ، تاثير غلظت هاي مختلف اسيد سولفوريك، زمان و دماي واكنش اكسيداسيون، بر اصلاح سطح غشاي الياف توخالي پلي پروپيلن به كمك آزمون هاي مشخصه يابي مانند زاويه تماس ديناميك ي، XPS ، ATR-FTIR ، آزمون كشش و آزمون هاي عملياتي مانند شار آب خالص، خاصيت ضد گرفتگي مورد بررسي قرار گرفت. بنابراين، غشا بهينه با بالاترين ميزان شار) .h2kg/m1 / 130 ( و كمترين ميزان افت خواص مكانيكي به عنوان نمونه بهينه انتخاب شد. پس از انتخاب گزينه بهينه، اصلاح سطح شيميايي با افزودن عامل سيلاني ) 3 -آمينوپروپيل( تري اتوكسي سيلان در تولوئن با غلظت هاي مختلف) 5 ، 5 / 7 ، 10 درصدوزني/وزن ي( به عنوان اتصال دهنده صورت گرفت. نمونه بهينه در اين مرحله با توجه به نتايج حاصل از آزمون هاي مشخصه يابي WCA, ATR-FTIR, TENSILE و نتايج عملكردي تعيين شد و در مرحله آخر نانوذرات آبدوست NCQD با غلظت هاي مختلف در محيط آبي) 5 / 0 ، 1 ، 5 / 1 و 2 درصد وزني/وزني( بر روي سطح غشا به صورت كووالانسي پيوند داده شدند. صحت اين روند با توجه به نتايج آزمون هاي مشخصه يابي ، آزمون FE-SEM و آزمون هاي عملكردي مانند شار آب خالص، خاصيت ضدگرفتگي و MWCO مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج بدست آمده حاكي از افزايش قابل توجه آبدوستي غشاهاي اصلاح شده با افز ودن نانوذرات NCQD بود) از 41 / 113 به 76 / 51 درجه( و افزايش نسبت بازيابي شار غشاها پس از اصلاح)از 85 / 48 % به 49 / 86 )% نمايانگر خاصيت ضد گرفتگي غشاهاست. شار آب خالص خروجي از غشاي اصلاح شده از 4 / 54 به .hr 2l/m 52 / 233 افزايش پيدا كرد.

229694

فرآورش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان