اصلاح ساختار زیر لایه غشاهای لایه نازک نانوکامپوزیتی اسمز مستقیم برای کنترل قطبش غلظتی درونی

فرآیند اسمز مستقیم به دلیل کاهش مصرف انرژی در نمک زدایی مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. اما قطبش غلظتی داخلی، به عنوان یکی از محدودیت هایی که می تواند فلاکس آب عبوری از غشا اسمز مستقیم را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد، در نظر گرفته می شود. در این پروژه غشا لایه نازک کامپوزیتی به منظور استفاده در فرآیند اسمز مستقیم به روش پلیمریزاسیون سطحی بر روی زیرلایه پلی سولفونی سنتز شد. شرایط مختلف ساخت غشا، شامل غلظت پلیمرها و نانو ذرات سیلیکا مورد بررسی قرار گرفتند. غشاهای ساخته شده با اسپکتومتر مادون قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی، اتمی و اندازه گیری آب دوستی سطح مورد بررسی قرار گرفت. عملکرد فرآیند اسمز مستقیم با استفاده از محلول ده میلی مولار نمک سدیم کلراید به عنوان خوراک و محلول دو مولار نمک سدیم کلراید به عنوان محلول اسمزی در هر دو جهت گیری اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت پلی سولفون و پلی وینیل پیرولیدون سبب بهبود میزان پس زنی نمک و فلاکس آب اسمزمستقیم گردید. در بهینه ترین شرایط ساخت غشا (16 در صد وزنی پلی سولفون و 2 در صد وزنی پلی وینیل پیرولیدون) میزان پس زنی 82% و فلاکس آب l/m2h 45/9 حاصل گردید. زیرلایه های نانو کامپوزیتی با اضافه کردن مقادیر مختلفی از نانو ذرات سیلیکا (از 0 تا 4 درصد وزنی) درون ماتریکس پلیمری آماده شدند. زیر لایه های نانو کامپوزیتی سنتز شده از لحاظ آبدوستی، زبری، مورفولوژی مقطع عرضی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داده است با افزایش غلظت نانو ذرات سیلیکا آبدوستی و زبری زیر لایه افزایش یافته است و همچنین ساختار انگشت گون در زیرلایه ها نیز گسترش یافته است. سپس لایه نازک پلی آمیدی بوسیله پلیمریزاسیون در فصل مشترک روی سطح زیر لایه های نانو کامپوزیتی ساخته شد و نتایج نشان داده است تراوایی آب در غشا با زیر لایه نانو کامپوزیتی در مقایسه با غشا با زیر لایه پلی سولفونی بهبود یافته است. در بهترین حالت فلاکس آب اسمز مستقیم غشاها با زیر لایه نانو کامپوزیتی l/m2h57/17 که تقریبا دو برابر غشا با زیر لایه پلی سولفونی می باشد. افزایش تراوایی آب می تواند به کاهش پارامتر ساختاری غشا و در نتیجه کاهش پدیده قطبش غلظتی در غشا نسبت داده شود. براساس نتایج بدست آمده در این پروژه می توان نتیجه گرفت که اضافه کردن مقادیر مناسبی از نانوذرات سیلیکا در زیر لایه پلی سولفونی می تواند عملکرد غشاهای لایه نازک کامپوزیتی را در فرآیند اسمز مستقیم بهبود بخشد.