ساخت، تعیین مشخصات و بررسی عملکرد غشاء نانولوله کربنی در پاکسازی آبهای آلوده به نفت و فلزات سنگین

فناوری غشایی یکی از روش های نوین تصفیه آب و پساب برای دستیابی به خلوص بالا، تامین آب آشامیدنی مناسب و جلوگیری از ورود آب های آلوده به محیط زیست است. با ورود نانولوله های کربنی (cnt) به عرصه علم و فناوری و با توجه به مشخصات منحصربفرد آنها، تحقیقات فراوانی برای تهیه اجسام و ابزار بزرگی که کاملا خواص یک نانولوله کربنی تنها را داشته باشند، صورت گرفته و در حال انجام است. با توجه به اهمیت مقدار مصرف انرژی در فرآیندهای غشایی و اثبات انتقال سریع سیالات از داخل نانولوله های کربنی، استفاده از غشاهای نانولوله کربنی به عنوان جایگزین غشاهای متداول به منظور پاکسازی آب های آلوده به نفت و فلزات سنگین در این تحقیق مورد نظر بوده است. در این تحقیق، نانولوله های کربنی مرتب عمودی (va-cnt) با استفاده از فرآیند رونشست بخار شیمیایی به کمک شناورسازی کاتالـیست (fccvd) به طول 1/1 میلیمتر تهیه شده اند. تصاویر sem تشکیل نانولوله های موازی به قطـر 40±120 نانـومتر را نشان می دهند. با استفاده از تصاویر tem، قطـر داخلی نانولـولـه های چند جـداره بین 8 تا 16 نانومتر تعیین شده است. پـس از خـالص سـازی نانولوله ها، عملیات استحـکام بخشی با اسـتفاده از محـلول مقـاوم کننده پلی استایرن- تولوئن انجـام شد. برای اولیـن بار کـارایی این غـشاء طـی یک فرآیند فیلتراسـیون فشار پایین به منظور حذف فلزات سنگین (کروم، کادمیوم و سرب) و آلودگی های نفتی مورد بررسی قرار گرفت. با وجود آنکه سایز حفرات، این غشاء آنرا در زمره غشاهای اولترافیلتراسیون قرار می دهد، این غشاء قادر به حذف پارامترهای tph (بیش از 9/99 درصد)، کروم (حداکثر 76 درصد)، کادمیوم (حداکثر 8/82 درصد) و سرب (حداکثر 6/86 درصد) است. بازگشت یون ها و غربالگری الکترواستاتیکی در دهانه نانولوله ها از مهمترین عوامل حذف آلاینده ها هستند. این غشاء در مقایسه با غشاهای اسمزمعکوس از شار عبوری بالاتـری بـرخـوردار بـوده و در مقـابل درصـد حذف کمتری دارد. مشاهده ها نشان دادند الگوی هیگن- پویسلی و ضرایب دمایی ارائه شده برای پیشگویی شار عبوری، برخلاف سایر غشاهای متخلخل، قادر به پیشگویی جریان در غشاء نانولوله کربنی نیستند. رابطه هیگن- پویسلی اصلاح شده برای پیشگویی دبی غشاء این تحقیق پیشنهاد شد. مسیر دستیابی به کاربردهای صنعتی این غشاها ممکن است طولانی و صعب العبور باشد و از لحاظ اقتصادی برای کاربرد در مقیاس بزرگ مقرون به صرفه نباشند، اما به نظر می رسد می توانند برای دستیابی به درصد حذف های بالا و جداسـازی مولـکول های ارزشمند، گسترش یابند.