کاربرد غشاهای نانولیفی جهت تصفیه پساب های حاوی فلزات سنگین

فاضلاب های شهری و صنعتی با یون های فلزی سمی یک مسئله نگران کننده زیست محیطی می باشد. این آلاینده ها به واسطه طبیعت غیر قابل تجزیه، سمیت زیاد، اثرات تجمعی و سرطان زایی مورد توجه می باشند. فلزات سنگین نه تنها آب های قابل مصرف برای انسان و دیگر موجودات زنده را به شدت آلوده می سازند، بلکه موجب آلودگی شدید خاک و زمین های زراعی نیز می گردند. حذف و کنترل آلودگی فلزات سنگین به دلایل متعدد و متفاوت بودن منایع آلوده کننده بسیار مشکل است، به گونه ای که هرمنبع آلوده کننده، فرایند تصفیه ای خاص خود را می طلبد. تاکنون روش های بسیاری برای انجام عمل تصفیه این فاضلاب ها ابداع و مورد استفاده واقع شده اند که از آن جمله می توان به فرایند ترسیب شیمیایی، اسمز معکوس و استفاده از مبادله کننده ی یونی اشاره کرد که هر کدام دارای معایب خاص خود می باشند. در میان روش های تصفیه پساب، استفاده از فیلترکردن غشایی توسط غشاهای ساخته شده از نانوالیاف، می تواند بهتر از بقیه روش ها باشد، چون این غشا ها بسیار متخلخل بوده و منافذ آن ها از درون به هم پیوسته می باشند و هم چنین می توان به راحتی آن ها را عامل دار نمود. در این تحقیق استفاده از غشای پلی استر عامل دار در حذف فلزات سنگین مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار در مرحله نخست غشاهای نانولیفی با شرایط مختلف تهیه و در مرحله بعد پساب حاوی یون فلزی به عنوان محلول آبی شبیه سازی شد و به کمک طراحی آزمایش به روش الگوریتم تاگوچی آزمون های مختلف انجام شد. در هر حالت شار عبوری (جریان عبوری در واحد سطح) از غشا اندازه گیری شد و راندمان فرایند فیلتر شدن مقایسه و بررسی شد.در این تحقیق ابتدا غشاهایی با ضخامت 50 میکرومتر و میانگین قطر نانو الیاف در محدوده 300-285 نانومتر از پلیمر پلی استر عامل دار ساخته شد. در این تحقیق سه فلز مس، روی و سرب که از عناصر سنگین خطرناک هستند و در پساب های رنگرزی به وفور یافت می شود، انتخاب شدند. تاثیر پارامترهایی از قبیل غلظت اولیه، مقدار جاذب، فشار و ph محلول روی میزان جذب ، مورد مطالعه قرار گرفته اند. در بررسی پارامترهای فرایند الکتروریسی مشاهده شد که با افزایش غلظت محلول الکتروریسی راندمان افزایش و در بررسی پارامترهای فرایند فیلتر شدن، با افزایش فشار کاربردی و غلظت اولیه پساب راندمان کاهش و با افزایش ph محلول راندمان افزایش می یابد.تغییر ph بیشترین اثر را بر شاخص راندمان در حذف فلزات را دارد و پس از آن در صد جاذب، غلظت اولیه پساب و فشار به ترتیب رتبه های دوم، سوم و چهارم اثر گذاری را دارا هستند. طیف atr–ftir از سطح نمونه غشا قبل و پس از فیلترکردن جابجایی باند های جذب را نشان داد که نشان دهنده این است که جذب عمدتاً از طریق واکنش بین یون های فلزی و گروه های سولفونه موجود در پلی استر سولفونه ایجاد شده است. راندمان جذب مس، سرب و روی به ترتیب 7/99%، 32/99% و 37/86% از الکتروریسی محلول 24% وزنی- حجمی از پلی استر عامل دار در مخلوط tfa/dcm با نسبت 30 :70بر روی فوم کربنی به مدت 3 ساعت، ولتاژ kv 20 و نرخ تغذیه ml/h25/0 در سیستم فیلتر شدن جریان عرضی برای غلظت ppm 20 به مدت زمان یک ساعت در فشار 5/1 بار و در بالاترین ph مجاز قبل از رسوب یون های فلزی به دست آمد. مکانیسم فیلتر شدن غشای ساخته شده از نوع انسداد داخلی منافذ و ایزوترم جذب یون های فلزی برای غشای ساخته شده از نانو الیاف پلی استر عامل دار از نوع فرندلیچ تعیین شد. ماکزیمم ظرفیت جذب cu(ii)، pb(ii) و zn(ii) توسط مدل فرندلیچ به ترتیب mg/g26/595، 85/534 و 00/154 نشان داده شد که نسبت به کارهای انجام شده ظرفیت بالایی است.