اصلاح و ارزیابی غشاهای کامپوزیتی و نانوکامپوزیتی لایه نازک اسمزرو به جلو

اسمزمستقیم فرآیندی است که در دهه های اخیر مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. اسمزمستقیم یک فرآیند جداسازی غشایی است که بر خلاف فرآیند اسمز معکوس از اختلاف فشار اسمزی (اختلاف غلظت) در دو سمت غشا بهره می برد و سبب انتقال آب از غشای نیمه تراوا می گردد.بنابراین اسمز مستقیم به دلیل مزایای زیادی از جمله گرفتگی اندک غشا و هزینه پایین عملیاتی در مقایسه با اسمز معکوس در دهه های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفت. در این تحقیق غشاهای لایه نازک نانوکامپوزیتی به منظور استفاده در فرایند اسمز مستقیم به روش پلیمریزاسیون سطحی بر روی زیر لایه پلی سولفونی سنتز شد. تأثیر شرایط مختلف ساخت غشا از جمله، غلظت مونومرهای آبی و آلی، زمان واکنش، دما و زمان پخت، و تأثیر نانو ذرات سیلیکا (20-15 نانومتر) بر روی عملکرد و ساختار غشاهای اسمز مستقیم مورد بررسی قرار گرفت. غشاهای ساخته شده با اسپکتومتر مادون قرمز،میکروسکوپ الکترونی روبشی و اندازه گیری آب دوستی سطح مورد بررسی قرار گرفت. عملکرد فرآیند اسمز مستقیم با استفاده از محلول 10 میلی مولار نمک سدیم کلراید به عنوان خوراک و محلول 2 مولار نمک سدیم کلراید به عنوان محلول اسمزی در هردو جهت گیری اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت mpd وtmc ، افزایش زمان واکنش و افزایش دمای پخت غشا سبب بهبود میزان پس زنی نمک و کاهش تراوش پذیری غشا می گردد. در بهینه-ترین شرایط ساخت غشا (1/0 درصد وزنی ,tmc2 درصد وزنی mpd، زمان واکنش 30 ثانیه و دما پخت ?c80( میزان پس زنی %72 و فلاکس آب lit/m2 h 3/10 حاصل گردید. بعد از افزودن نانو ذرات سیلیکا در درصدهای وزنی مختلف (1/0، 05/0 و01/0) به محلول آبی، آب دوستی سطح غشا با افزایش غلظت نانو ذرات بیشتر شد. مطالعات ساختاری غشا نشان داد که حضور نانو ذرات مورفولوژی سطح غشا اصلاح شده را تغییر داد و همچنین مشاهده شد که نانو ذرات سیلیکا در ساختار غشا به خوبی پراکنده شده اند. غشاهای نانوکامپوزیتی در غلظت های بین wt% 1/0-01/0 نانو ذرات سیلیکا میزان تراوش پذیری و پس زنی بالاتری نسبت به غشای کامپوزیتی دارا هستند. در بهترین حالت غشای نانوکامپوزیتی دارای فلاکس (lit/m2h 35/36) می باشد که تقریبا دو برابر فلاکس غشاهای کامپوزیتی است.