آثار نانوذرات TiO2 و ZnO بر ساختار و رفتار گرفتگی غشاهای پلی‌اتیلنی

از روش‌های مؤثر برای افزایش آبدوستی غشاهای پلیمری و کاهش گرفتگی آنها، گنجاندن نانوذرات معدنی در ماتریس غشاهای پلیمری است. از میان نانوذرات معدنی متعددی که در ساخت غشاهای پلیمری ماتریس آمیخته استفاده می‌شوند، TiO2 و ZnO به دلیل خواص شیمیایی و فیزیکی خاص از اهمیت ویژه­ای برخوردارند. در پژوهش حاضر، اثر نانوذرات TiO2 و ZnO بر ساختار و رفتار گرفتگی غشاهای نانوکامپوزیتی پلی­‌اتیلنی بررسی شد. از پلی­‌اتیلن پرچگالی به‌عنوان پلیمر و از TiO2 و ZnO به‌عنوان نانوذرات معدنی استفاده شد. غشاها با استفاده از روش جدایی فاز با القای گرمایی ساخته شدند و از روش‌­های مختلف شامل FESEM، TEM، EDX، AFM، اندازه­‌گیری ­زاویه تماس، اندازه­‌گیری شار آب خالص و شعاع متوسط حفره‌ها برای تعیین مشخصات ساختاری و سطحی غشاها استفاده شد. افزون بر این، عملکرد غشاها در جداسازی محلول %1 وزنی کلاژن بررسی شد و هم‌زمان پدیده گرفتگی غشاها به کمک پروتئین کلاژن به‌طور کامل مطالعه شد. تصاویر FESEM نشان داد، تمام غشاهای ساخته شده دارای ساختار برگی‌شکل بوده و بنابراین سازوکار جدایی فاز در مرحله ساخت از نوع جامد-مایع است. وجود نانوذرات در ساختار غشاها با روش­‌های TEM و­ EDX تأیید شد. مطابق با مدل Wenzel، مقدار زاویه تماس غشاهای هیبریدی به دلیل افزایش زبری سطحی، کاهش چندانی نیافت، اما شار آب خالص عبوری از غشاها با افزایش مقدار نانوذرات افزایش یافت. در نهایت مشخص شد، به دلیل خواص ضدگرفتگی TiO2 و ZnO مقدار گرفتگی برگشت­‌پذیر، بازیابی شار و مقاومت در برابر گرفتگی به وسیله پروتئین کلاژن با افزایش مقدار نانوذرات افزایش می­‌یابد.