ساخت غشاهای مبادله گر یون کاتیونی ناهمگن با پایه پلی وینیل کلراید و اصلاح سطحی آن با استفاده از نانو لوله های کربنی

در سالهای اخیر لزوم جداسازی آلودگی ها از آب و هوا کاملا مشهود گردیده است. بررسی آمارها در رابطه با مقادیر آب شیرین در دسترس بشر، لزوم شیرین سازی آب را نشان میدهد. امروزه غشاهای تبادل یون در بسیاری از فرایندها به منظور جداسازی با نیرو محرکه الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. ساخت غشاهای ارزان قیمت تبادل یون با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مناسب گامی مهم در کاربردهای تصفیه آب آینده می باشد. گاهی کارایی بالای غشاء با اصلاح سطحی آن بدست می آید. در این پروژه غشای تبادل یون کاتیونی بر پایه پلی وینیل کلراید، توسط آکریلیک اسید در محلول آبی با نسبت های مختلف نانو تیوب کربن در حضور پتاسیم پرسولفات به عنوان آغازگر و اتیلن گلایکول اصلاح سطحی شده است. تأثیرات اصلاح سطحی با آکریلیک اسید و همچنین اثرات حضور نانو تیوب کربن بر افزایش بازدهی غشا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر این هستند که ظرفیت تبادل یون بر روی سطح غشاء توسط پیوندهای نانو لوله های کربن و پلی آکریلیک اسید با افزایش نانو لوله های کربن در محلول اصلاح کننده سطحی (تا 1/0 درصد وزنی) ابتدا افزایش می یابد ولی با افزایش بیشتر نانو لوله های کربن در محلول (1/0 تا 1 درصد وزنی) ، کاهش می یابد. مشاهده شد که محتوای آب موجود در غشاء با ایجاد پیوندهای پلی آکریلیک اسید بر روی سطح غشاء در ابتدا کاهش می یابد.محتوای آب با افزایش غلظت نانو لوله های کربن در محلول اصلاح کننده تا 1/0 درصد وزنی مجددا افزایش می یابد ولی با افزایش غلظت نانو لوله های کربن در محلول اصلاح کننده سطح تا 1 درصد وزنی روند کاهشی می یابد. غشای اصلاح شده دارای پتانسیل غشایی، عدد انتقال و انتخاب پذیری کمتری نسبت به غشای اصلاح نشده در محلول یونی کلرید سدیم می باشد. همچنین این خواص با افزایش نانو لوله های کربن در محلول اصلاح کننده تا 1/0 درصد وزنی مجددا کاهش می یابد درحالی که با افزایش نانو لوله های کربن در محلول اصلاح کننده از 1/0 تا 3/0 روند افزایشی واضحی دارد. این ویژگی های الکتروشیمیایی مجددا با افزایش درصد وزنی نانو لوله های کربن از 3/0 تا 1 شروع به کاهش می کند. همچنین نتایج نشان می دهند که پتانسیل غشایی، عدد انتقال و انتخاب پذیری کمتری در غشای اصلاح شده در مقایسه با غشای پایه در محلول یونی دوظرفیتی وجود دارد. علاوه بر این، برای این خواص مقدیر کمتری در محلول های دوظرفیتی نسبت به تک ظرفیتی مشاهده شد. غشاهای مرکب اصلاح شده مقاومت الکتریکی کمتری نسبت به غشاهای اصلاح نشده از خود نشان دادند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که شار و نفوذپذیری یونی تک ظرفیتی (سدیم) کمتری در غشاهای مرکب اصلاح شده در مقایسه با غشاهای اصلاح نشده وجود دارد. همچنین با استفاده از نانو لوله های کربن در محلول اصلاح کننده تا درصد وزنی 1/0 شار و نفوذپذیری سدیم کاهش می یابد و با افزایش غلظت نانو لوله های کربن در محلول اصلاح کننده از 1/0 تا 1 درصد وزنی به وضوح افزایش می یابد. شار و نفوذپذیری سدیم با افزایش بیشتر نانو لوله های کربن (از 3/0 تا 1 درصد وزنی) کاهش می یابد. همچنین نتایج متفاوتی را برای شار و نفوذپذیری غشاء در محلول های یونی دو ظرفیتی مشاهده می شود. نتایج بدست آمده در این تحقیق برای فرآیندهای الکتروغشایی و بویژه الکترودیالیز جهت بازیابی آب و تصفیه پساب بسیار مفید است.