اصلاح خواص ساختاری غشاهای نانوکامپوزیتی برای بهبود جداسازی رنگینه از پساب‌های نساجی

فرضیه: خواص سطحی و ساختاری غشا از مؤثرترین عوامل بر عملکرد فیلترکردن آن است. نانوساختارها به‌عنوان مهم‌ترین اصلاح­‌ک‌ننده‌های غشاهای پلیمری در سال‌های اخیر مطرح بوده‌اند. در این پژوهش، به منظور بهبود چیدمان نانوذرات زیرکونیا در بستر غشاهای فرافیلترکردن پلی‌سولفون، گروه عاملی سولفات و کربوکسیلیک بر سطح این نانوذرات پوشش داده شدند. سپس ساختار و رفتار غشاهای نانوکامپوزیتی با غشای خام مقایسه شدروش‌ها: نانوذرات ZrO2، وZr-COOH و Zr-SO4 به بستر غشای پلی‌سولفون (PSf) افزوده شده و عملکرد فیلترکردن غشاهای نانوکامپوزیتی در تصفیه پساب نساجی بررسی شد. بدین منظور آزمون‌های PZC ،EDX ،SEM ،AFM زاویه تماس، تخلخل‌سنجی، اندازه گیری گرانروی‌سنجی، بازیابی شار و جداسازی رنگینه انجام شد.یافته‌ها: نتایج آزمون pH نقطه بار صفر (PZC) نشان داد، بار سطحی غشا با وجود نانوذرات ZrO2 و Zr-COOH، مثبت و با وجود نانوذرات Zr-SO4، خنثی است. تصاویر SEM نشان داد، وجود نانوذرات Zr-COOH به تخلخل بیشتر و اندازه کوچک‌تر نانوذرات و نانوذرات Zr-SO4 به تخلخل کمتر و اندازه بزرگ‌تر نانوذرات منجر می‌شود. نتایج آزمون‌های AFM و EDX نشان داد، وجود گروه عاملی موجب چیدمان نانوذرات در لایه سطحی غشا می‌شود و اثربخشی آن‌ها را در بهبود خواص سطحی غشا تقویت می‌کند. طراحی آزمون‌ها در این پژوهش به روش سطح پاسخ (RSM) انجام شد و تحلیل واریانس برای آزمون تخلخل و زاویه تماس نشان داد، مهم‌ترین عامل مؤثر در تخلخل و زاویه تماس مقدار غلظت نانوذره است، به‌طوری که در غلظت %13 پلیمر با افزایش از %0 تا %2 نانوذرات ZrO2، وZr-COOH و Zr-SO4 به ترتیب مقدار تخلخل 5، 19/12 و %24 و مقدار زاویه تماس 18، 22 و %19، کاهش می‌یابد. نتایج تحلیل واریانس جداسازی رنگینه نشان داد، عامل غلظت پلیمر مؤثرتر از عامل غلظت نانوذرات در جداسازی رنگینه است. همچنین، افزایش بازیابی شار از 0 تا %2 نانوذرات در غلظت %13 پلیمر برای نانوذرات ZrO2، وZr-COOH و Zr-SO4 به ترتیب 15، 25 و %45 بود.