ارزيابي تاثير مورفولوژي سطحي غشاي الكتروريس ي شده گرما-نوري PVDF جهت شيرين سازي آب در فرايند تقطير غشايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

بحران‌هاي آب و انرژي به دو چالش مهم براي مردم جهان تبديل شده‌اند. به همين منظور روش‌هاي متعددي براي غلبه بر اين چالش‌ها توسط محققين صورت پذيرفته است. در بين روش‌هايي كه براي شيرين سازي آب با استفاده از منابع انرژي‌هاي تجديدپذير استفاده شده روش تقطير غشايي گرما-نوري (PMD) گزينه مناسبي براي شيرين سازي آب دريا و تصفيه پساب‌هاي صنعتي و شهري است. اما جذب انرژي خورشيدي با راندمان پايين توسط غشا و همچنين حضور مواد با كشش سطحي پايين در محلول خوراك، عملكرد سامانه‌هاي تقطير غشايي را تحت تاثير قرار مي‌دهد. يكي از عوامل كارآمد در راستاي غلبه بر چالش‌هاي مذكور، كنترل مورفولوژي سطح غشا است. مورفولوژي سطح غشا را مي‌توان از دو ديدگاه متفاوت مورد بررسي قرار داد: (1) ناهمواري سطح غشا كه جنبه فيزيكي دارد و (2) شيمي سطح غشا. در اين پژوهش تلاش شده تا با بهره‌گيري از تكنيك‌هاي مختلف، مورفولوژي سطح غشاهاي پليمري PVDF مهندسي شده و در انتها روشي جهت تهيه غشا با بهترين عملكرد معرفي شود. در اين راستا، تكنيكي تك‌-مرحله‌اي براي توسعه غشاهايي با خصوصيات گرما-نوري و اومنيفوبيك معرفي شده است كه در آن، اين ويژگي‌ها به طور همزمان و از طريق يكپارچه‌سازي با فرآيند ساخت غشا در آن ايجاد مي‌شوند. اين تكنيك بر اساس طراحي دقيق شيمي و فيزيك (ناهمواري) سطح غشا طراحي شده است كه از طريق الكتروريسي مخلوط دو پليمر پلي (وينيليدن فلوئورايد) (PVDF) و پلي (پرفلوئوراوكتيل اكريلات) (PPFOA) حاوي نانوذرات كربن بلك (CB NPs) انجام مي شود. مقادير بهينه براي غلظت‌هاي PPFOA و نانوذرات CB نسبت به وزن PVDF به ترتيب 60 و 15 درصد وزني نسبت به وزن PVDF گزارش شد. غشاي توسعه‌يافته تحت تابش نور خورشيد شبيه‌سازي شده با شدت sun 1، عملكردي با شار تراوش يافته 2/94 كيلوگرم بر مترمربع بر ساعت و پس‌زني نمك بيش از %98 از خود نشان داد. نرخ تبخير و بازده غشاي توسعه‌يافته به ترتيب 1/49 كيلوگرم بر مترمربع در ساعت و %83/5 محاسبه شد. غشا عملكرد پايدار و بلندمدتي را به مدت 600 دقيقه در تماس با محلول آبي (آب نمك با غلظت 3/5 درصد وزني NaCl) حاوي سديم دو دسيل سولفات (SDS) (0/8 ميلي مولار) نشان داد. علاوه بر اجراي يك مرحله اي، روش معرفي‌شده اين مزيت منحصر به فرد را دارد كه نه تنها سطح غشا، بلكه كل ساختار آن به ويژگي هاي گرما-نوري و اومنيفوبيك مجهزمي شود. اين ويژگي مي تواند عملكرد غشا و طول عمر آن را به طور چشمگيري بهبود بخشد.

232099

شيمي نساجي و علوم الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان