ارزيابي ويژگي‌ها و عملكرد انواع غشا‌هاي پليمري اصلاح‌شده با گرافن اكسيد

Evaluation of Properties and Performance of Polymeric Membrane Modified with Graphene Oxide

امروزه با رشد جمعيت، تقاضا براي آب شيرين در بخش خانگي و صنعتي به­ طور چشم گيري در حال افزايش است. از گزينه­ هاي مطرح مقابله با كم ­آبي، توسعه سامانه ­هاي مبتني بر غشا مانند اسمز معكوس، نانوفيلتر، فرافيلتركردن و ميكروفيلتر براي نمك زدايي آب­ هاي شور، لب­ شور و تصفيه پساب است. بهبود عملكرد، طول عمر و ساير مشخصه­ هاي غشا براي كاهش هزينه و مصرف انرژي سامانه­ هاي تصفيه همواره از موضوعات مهمي است كه در توسعه اين فناوري­ ها به آن­ها پرداخته مي­ شود. در دهه اخير، گرافن اكسيد براي اصلاح غشاهاي متداول تصفيه آب و ساخت غشاهاي نانوكامپوزيتي جديد بسيار مورد توجه قرار گرفته است. ورقه­ هاي گرافن اكسيد ساختار و خواص منحصر به­ فردي دارند و با صرف هزينه كم در مقياس تجاري قابل توليد هستند. از آنجا كه وجود گروه­ هاي عاملي مانند اپوكسي، هيدروكسيل و كربوكسيل در سطح گرافن اكسيد باعث برهم­ كنش قوي آن­ها با شبكه پليمري مي ­شود، استفاده از اين نانوورقه ­ها در سطح و شبكه پليمري مي­ تواند به بهبود استحكام مكانيكي، آب­دوستي و خاصيت ضدرسوبي غشا منجر ­شود. در نتيجه، عملكرد غشا در حذف آلاينده ­ها و نمك­ زدايي در سامانه­ هاي ميكروفيلتر، فرافيلتر، نانوفيلتر و اسمز معكوس بهبود مي­ يابد. در اين مقاله، به انواع روش­ هاي ساخت و اصلاح غشاهاي پليمري با گرافن اكسيد شامل اصلاح سطحي غشاي پليمري و ساخت غشاي نانوكامپوزيتي پرداخته شده است. چگونگي تاثير گرافن اكسيد بر عملكرد غشا و مشخصه ­هاي سطحي و ساختار متخلخل آن نيز بحث و بررسي شده است.

Nowadays, with population growth, the demand for fresh water is rising rapidly. Development of membrane based systems such as reverse osmosis, nanofilteration, ultrafilteration, and microfilteration is important strategy to reduce water scarcity. Improving performance, life time and other properties of membranes are always important issues to reduce cost and energy consumption of membrane based-water treatment system and should be considered to develop membrane technologies. Recently, graphene oxide has attracted great attention to modify relevant membranes and manufacture novel nanocomposite membranes. Graphene oxide has unique structure and properties and can be produce at commercial scale with low cost. Functional groups of graphene oxide including hydroxyl, epoxy and carboxyl lead to strong interaction with polymeric matrix. Using graphene oxide in surface and matrix of polymer can improve mechanical strength, thermal stability, hydrophilicity and antifouling of polymeric membrane and subsequently improve membrane flux and performance in desalination process. In this review, the processes for modifying of membrane surface and synthesizing of nanocomposite membrane using graphene oxide have been evaluated. The mechanism of graphene oxide influence on membrane porosity, structure, characteristics and performance has been also discussed.