ساخت غشای مرکی پلی دی متیل سیلوکسان با انتخاب گری زیاد حاوی جاذب مناسب جهت جداسازی تولوئن از آب با استفاده از فرآیند تراوش تبخیری

فرآیند تراوش تبخیری یکی از فرآیند های مهم در فن آوری جداسازی به کمک غشا می باشد که در طول 15 سال گذشته توسعه قابل قبولی درصنایع شیمیایی به عنوان یک ابزار موثر به منظور جداسازی و بازیافت مخلوط مایعات داشته است عملکرد این سیستم ها به میزان زیادی متاثر از عملکرد غشا می باشد. غشاهای مورد استفاده برای جداسازی مواد آلی فرار از محلول های رقیق آبی، عمدتاً می توانند از غشاهای ترکیبی با لایه فوقانی آبگریز از جنس پلی دی متیل سیلوکسان (pdms) انتخاب شوند. این ماده دارای استحکام مکانیکی زیاد، پایداری حرارتی و خاصیت شکل پذیری مناسب می باشد. منتها چالش اصلی در استفاده از این ماده انتخابگری آن برای عبور مواد آلی نسبت به آب و همچنین شار عبوری از غشاء می باشد. در تحقیق حاضر، غشاهای کامپوزیت پلی دی متیل سیلوکسان بر پایه غشاهای میکرو متخلخل پلی اتر سولفون به منظور استفاده در سیستم تراوش تبخیری با هدف حذف مواد آلی فرار از پساب های صنعتی تهیه گردید. به منظور بهبود عملکرد غشا و افزایش انتخاب گری این غشا، از تکنیک پر کردن غشا با پر کننده های آب گریز و آلی دوست استفاده گردید. پر کننده های مورد استفاده عبارتند از: سیلیکای پودری با اندازه 10 و 80 نانومتر، پودر آب گریز سیلیکاتی، زئولیت سیلیکالیت-1، ترشیو بوتیل کالیکس-[4] آرن ، ترشیو بوتیل کالیکس [5] آرن، ترشیو بوتیل کالیکس [4] آرن با استخلاف بوتوکسی. برای بدست آوردن مقدار بهینه پرکننده، عملکرد سامانه تراوش تبخیری برای غشا های با 5/2، 5، 5/7 و 10 درصد پرکننده مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین مقدار فاکتور غنی سازی در افزودن هریک از این پرکننده ها مذکور عبارتند از: 3748 با استفاده از غشای 5 درصد سیلیکای 10 نانومتری، 2608 در غشای 10 درصد سیلیکای 80 نانومتری، 4744 با استفاده از غشای 10 درصد سیلیکای آب گریز، 3250 در غشای 10 درصد سیلیکالیت-1 و 4558 با استفاده از غشای 5 درصد کالیکس[4]آرن. بیشترین میزان فاکتور غنی سازی با افزودن 5/7% ترشیو بوتیل کالیکس [4] آرن با استخلاف بوتوکسی سنتز شده بدست آمد. با افزودن این ذرات به ماتریس پلیمری، فاکتور غنی سازی از 1123 به 5592 افزایش و شار کلی نرمالایز شده از 8906 به 5024 کاهش یافت. در نهایت تاثیر پارامتر های عملیاتی دما و غلظت خوراک بر عملکرد سامانه تراوش تبخیری با استفاده از غشای بهینه مورد مطالعه قرار گرفت که نشان داد با افزایش دما و غلظت، شار آب و شار تولوئن افزایش یافته، در حالیکه با توجه به خاصیت آب گریزی این ذرات، فاکتور غنی سازی کمی افزایش می یابد. تغییرات خطی شار تولوئن، آب و شار کلی با معکوس دما، بیان گر اثر آرنیوس دما بر شار می باشد. انرژی اکتیواسیون کلی تراوش تبخیری از شیب خط ها محاسبه شده و این انرژی برای تولوئن و آب، به ترتیب 9/0 و18/40 کیلوژول بر مول می باشند. کلمات کلیدی: تراوش تبخیری، تولوئن، غشای کامپوزیت پلی دی متیل سیلوکسان، غشای پایه پلی اتر سولفون، پر-کننده، کالیکس آرن، سیلیکالیت-1، نانو ذرات سیلیکا، سیلیکای آب گریز.