ساخت و ارزیابی غشای نانو کامپوزیت پلیمری با استفاده از نانوذرات بوهمیت برای تصفیه پساب

این پایان نامه با هدف اصلاح، تغییر خواص و بهبود عملکرد غشای پلی اترسولفون برای تصفیه پساب های صنعتی انجام شده است. تأثیر استفاده از نانوذرات بوهمیت، بوهمیت اصلاح شده (فومارات آلوموکسان) و کربن فعال در ساخت غشاهای نانوکامپوزیت، بر روی خواص سطحی (آب دوستی و زبری)، ساختار غشا، نفوذپذیری، خواص ضدگرفتگی و میزان حذف رنگ بررسی می شود. آنالیزهای ftir، atr-ir، xrd، fe-sem، afm و زاویه تماس آب برای بررسی ساختار نانوذرات و اثر آ ن ها بر خواص غشا، و فیلتراسیون خوراک آب پنیر و خوراک رنگ راکتیو آبی19 جهت ارزیابی عملکرد غشاهای ساخته شده، انجام می شود. استفاده از نانوذرات بوهمیت ( -alooh) و بوهمیت اصلاح شده (فومارات آلوموکسان) در ساخت غشا، سبب بهبود آب دوستی و افزایش شار خروجی آب خالص می گردد که به علت حضور گروه های عاملی هیدروکسیل و فومارات در سطح نانوذرات می باشد. نتایج زاویه تماس آب، بهبود بیش تر آب دوستی سطح غشا را توسط فومارات آلوموکسان در مقایسه با نانوذرات بوهمیت نشان می دهد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی از مقطع عرضی غشاها، نمایانگر عدم تغییر ساختار غشا، نازک و حفره دار شدن لایه بالایی و بهبود ساختار انگشت مانند با اضافه شدن نانوذرات می باشد. تجمع و به هم چسبیدگی نانوذرات با افزایش غلظت آن ها در محلول اولیه، در تصاویر fe-sem مشخص بوده که منجر به کاهش شار آب خالص و افزایش مقاومت در برابر عبور جریان می شود. آزمایش فیلتراسیون خوراک آب پنیر نشان می دهد که با اضافه کردن درصد پایینی از نانوذرات، خاصیت ضد گرفتگی بر مبنای زبری کم تر سطح و افزایش آب دوستی، بهبود می یابد. اضافه کردن کربن فعال به محلول اولیه نیز سبب بهبود آب دوستی و افزایش شار آب خالص می گردد. این اثر براساس تغییر ساختار، افزایش تخلخل، ایجاد لایه بالایی نازک و حفره دار و ماهیت ذاتی کربن فعال توجیه می شود. نتایج، امکان استفاده با هم نانوذرات بوهمیت و کربن فعال را در اصلاح غشا تأیید می کند. غشاهای کامپوزیت دارای کربن فعال به علت حضور ذرات در سطح غشا و برهم کنش با پلیمر، زبری بیش تر سطح و در نتیجه توانایی ضدگرفتگی پایین تری را نسبت به غشاهای نانوکامپوزیت بدون کربن نشان می دهند؛ اضافه شدن نانوذرات بوهمیت به همراه کربن، سبب کاهش زبری سطح و به طبع کاهش برهم کنش سطح غشا با پروتئین ها می شود. در بین غشاهای نانوکامپوزیت، غشای شامل 2% وزنی فومارات آلوموکسان و 1% وزنی بوهمیت به ترتیب، بالاترین درصد بازیابی جریان (7/98% و 9/94%) و پایین ترین گرفتگی برگشت ناپذیر (3/1% و 1/5%) را به خود اختصاص داده اند که این مقادیر برای بهترین نمونه دارای کربن فعال یعنی 25/0% وزنی کربن به همراه 1% وزنی بوهمیت، (4/86% و 6/13%) می باشد. نتایج فیلتراسیون خوراک رنگی عملکرد مطلوب غشاهای نانوفیلتراسیون ساخته شده را، در کنار بهبود خواص ضد گرفتگی و افزایش شار خروجی تأیید می کند. غشای 2% وزنی فومارات آلوموکسان به علت ساختار ذرات آن، اتصالات عرضی گروه های فومارات در سطح غشا و احتمالاً وجود پدیده دونان در مقادیر بالای پرکن، دارای بالاترین میزان حذف رنگ (2/99%) با شار خروجی مناسب می باشد.