ساخت و اصلاح غشاء های نانوفیلتراسیون با استفاده از روش پلیمریزاسیون سطحی و نانوذرات

فیلتراسیون غشائی یکی از مهمترین زمینه های تحقیق در تکنولوژی جداسازی به شمار می آید. غشاء به عنوان یک فاز نیمه تراوا که قادر به جداسازی مواد گوناگون است تعریف می شو و ویژگیهای منحصر به فرد غشاء ها، آنها را به یک ابزار کاربردی در بسیاری از صنایع شیمیایی بدل کرده است. پایان نامه حاضر برای معرفی ایده های جدیدی جهت ساخت و اصلاح غشاء های نانوفیلتراسیون طراحی شده است. نانوفیلترها قادر به جداسازی نمکهای دو ظرفیتی و موادی با جرم مولکولی بین 100 تا 1000 دالتون هستند. در این پایان نامه سعی بر ساخت غشاء نانوفیلتر از جنس پلی اترسولفون با نفوذپذیری بالا، خواص ضدگرفتگی بهبود یافته و طول عمر بیشتر به کمک روش پلیمریزاسیون سطحی و به کارگیری نانوذرات و نیز استفاده همزمان از این دو روش است. برای این منظور، نانومواد مختلف مانند کربن نانوتیوب ها، نانوذرات بر پایه اکسید آهن، آلوم اکسان و همچنین مشتقات اصلاح شده آنها طی مراحل ساخت غشاء به روش وارونگی فازی، به ساختار غشاء اضافه شد. همچنین، برای ارائه یک روش کارآمد برای تهیه غشائی با قابلیتهای یک نانوفیلتر از یک غشاء میکروفیلتر تجاری، یک کامپوزیت با استفاده از نانورس نسبتا ارزان قیمت و در دسترس و نیز پلیمر کیتوسان ساخته شد. کارایی کلیه غشاء ساخته شده و اصلاح شده در زمینه جداسازی و حذف آلوده کننده هایی مانند فلزات سنگین، نمکها، پروتئین ها و رنگها و همچنین خواص ضدگرفتگی و نفوذپزیری نسبت به آب مورد بررسی قرار گرفت. تکنیکهای ارزیابی مختلفی مانند میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ نیروی اتمی، تفرق اشعه x ، اسپکتروسکوپی مادون قرمز، زاویه تماس آب و غیره برای مقایسه و توجیه نتایج و مشاهدات به کار برده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، غشاء های ساخته شده بهبود محسوسی در خواصی نظیر شار آب، خاصیت ضد گرفتگی، حذف آلایندها و مورفولوژی ساختاری نشان دادند. علاوه براین، بازده پیوندزنی پلیمر بر سطح پلیمر غشاء، زمانی که یک نانو ذره مناسب قبلا به ماتریکس غشاء افزوده شده باشد به دلیل ایجاد سایتهای آغاز واکنش پلیمریزاسیون، بسیار بهتر خواهد بود. چنین روشی امکان انجام پیوند زنی پلیمر را در شرایط ملایمتری شامل غلظت پایین واکنش دهنده ها و دمای متوسط واکنش بدون نیاز به استفاده از ابزارهایی نظیر پلاسما، اشعه گاما و فرابنفش (با احتمال آسیب به غشاء پایه)، فراهم می سازد. ضمنا، محدودیتهای افزودن نانوذرات مانند تجمع آنها و انسداد حفرات غشاء و ناسازگاری نانوذرات معدنی با پلیمر غشاء به خوبی با کمک روشهای مختلط ارائه شده در این پایان نامه قابل جبران است.