عنوان مقاله :
بهبود عملكرد غشاي نانوفيلتري لايه‌نازك پلي‌آميدي با نانولوله‌هاي اصلاح‌شده تيتانيم اكسيد
عنوان به زبان ديگر :
Improvement in Polyamide Thin Film Nanofiltration Membrane Performance with Modified Titanium Oxide Nanotubes
پديد آورندگان :
فلاح‌نژاد، زينب دانشگاه صنعتي نوشيرواني بابل - دانشكده مهندسي شيمي , باكري جعفركلايي، غلامرضا دانشگاه صنعتي مالزي، مركز تحقيقاتي فناوري‌هاي نوين غشايي، اسكوداي، جوهور , فوزي اسماعيل، احمد دانشگاه صنعتي نوشيرواني بابل - دانشكده مهندسي شيمي
كليدواژه :
غشاي نانوفيلتري , نانولوله , تيتانيم اكسيد , تراوايي , پس‌زني
چكيده فارسي :
فرضيه: امروزه غشاهاي نانوفيلتري به‌طور گسترده در زمينه نمك‌زدايي و تصفيه آب به‌كار گرفته مي‌شوند. اما، بايد برخي مشكلات شايان توجه در زمينه نمك‌زدايي از قبيل شار و پس‌زني كم را با كاربرد نانومواد اصلاح‌شده كنترل كرد. پژوهش‌هاي مختلفي در اين زمينه انجام شده است، اما اهميت موضوع، انجام پژوهش‌هاي بيشتر را در اين زمينه ضروري مي‌كند.
روش‌ها: غشاهاي نانوكامپوزيتي لايه‌نازك داراي نانولوله‌هاي تيتانيم اكسيد و نيز نانولوله‌هاي تيتانيم اكسيد اصلاح‌شده بررسي شدند. بدين ترتيب كه پس از تهيه نانولوله‌ها، سطح داخلي آن‌ها اصلاح و پس از تهيه غشا، مقدار تراوايي (عبوردهي) آب و پس‌زني يون‌هاي تك و دوظرفيتي به‌وسيله غشا اندازه‌گيري شد. همچنين، نانولوله‌هاي اوليه و اصلاح‌شده با طيف‌سنجي زيرقرمز تبديل فوريه (FTIR) و آزمون اندازه‌گيري سطح ويژه (Brunauer-Emmett-Teller, BET) بررسي شدند. شكل‌شناسي و ساختار غشاهاي لايه نازك با ميكروسكوپي الكتروني پويشي نشر ميداني (FE-SEM) ارزيابي شد.
يافته‌ها: عملكرد غشاهاي لايه‌نازك پلي‌آميدي با آزمون‌هاي تراوايي آب خالص، زاويه تماس، شار تراوايي خوراك و مقدار پس‌زني يون‌هاي سديم و مس ارزيابي شد. بيشينه مقدار شار آب خالص (26.5L/m2h) براي غشا داراي %0.05 وزني نانولوله اصلاح‌نشده، با %73.2 افزايش در مقايسه با غشاي خالص بهدليل آب‌دوستي نانولوله‌ها و ايجاد منفذهاي كوچك در سطح غشا به‌دست آمد. بيشينه پس‌زني يون سديم (%93.11) براي غشا داراي %0.2 وزني نانولوله اصلاح‌شده بهدليل كاهش قطر نانولوله‌هاي اصلاح‌شده و تأمين سد انرژي لازم براي پس‌زني نمك‌ها به‌دست آمد.
چكيده لاتين :
Hypothesis: Nowadays, nanofiltration membranes are used extensively in desalination and water treatment, but some major drawbacks in the desalination such as low flux and rejection should be handled through application of modified nanomaterials. A number of research works have been done in this field but the importance of the subject makes more studies in this field indispensable.
Methods: Thin film nanocomposite membranes containing titanium oxide nanotubes and modified titanium oxide nanotubes were evaluated in this study which after synthesis of the nanotubes, their inner surface was modified and after synthesizing the membranes, the membranes’ water permeability and rejection of the monovalent and divalent ions were measured. Furthermore, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Brunauer-Emmett-Teller (BET) tests were used to study the neat and modified nanotubes. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) analysis was used to study the morphology and structure of these thin film membranes.
Findings: The performance of polyamide thin film membranes was evaluated by pure water permeation test, contact angle test, permeation flux of the feed and rejection of sodium and copper ions. Due to the hydrophilicity of the nanotubes and formation of small pore on the membrane surface, the maximum pure water flux (26.5 L/m2h) was obtained for the membrane containing 0.05% (wt) unmodified nanotube; an increase of 73.2% compared to its neat membrane. Due to the reduced diameter of the modified nanotubes and providing sufficient energy barrier for the salts to be rejected, the maximum sodium ion rejection (93.11%) was obtained for the membrane containing 0.2% (wt) modified nanotubes.
عنوان نشريه :
علوم و تكنولوژي پليمر
