ساخت و ارزيابي عملكرد و بررسي مدل‌هاي گرفتگي غشاهاي الياف توخالي نانوكامپوزيتي آنتي باكتريال بر پايه پلياترسولفون به‌منظور تصفيه پساب

كارشناسي ارشد

به دليل كمبود آب در دنيا، تصفيه پساب و فاضلاب¬هاي صنعتي و بازگرداندن آب مصرف ¬شده به چرخه، اهميت زيادي پيدا كرده‌ است. فيلتراسيون غشايي طي سال‌هاي گذشته، دامنه كاربرد خود را در حوزه تصفيه پساب و فاضلاب گسترش داده است. بر اساس تحقيقات انجام گرفته اين واقعيت پذيرفته شده است كه در غشاهايي با خواص آنتي باكتريايي و آب‌دوستي مناسب، فرآيند گرفتگي كاهش‌ يافته و آب خروجي از كيفيت بهتري برخوردار است. در تحقيق حاضر، غشاهاي نانوكامپوزيتي پلي¬اترسولفون/نقره با هدف اصلاح، تغيير خواص و بهبود عملكرد غشاي پلي¬اترسولفون براي تصفيه پساب به روش جدايش فازي توسط ضد حلال، ساخته و در سامانه بيوراكتور غشايي مورد ارزيابي قرار گرفتند. به منظور افزايش آب-دوستي، افزايش برهم‌كنش بين پليمر و نانوذرات و تقويت خاصيت آنتي باكتريايي نانوذرات نقره، فرآيند اصلاح سطح نانوذرات پيش‌گرفته شد كه به سبب آن گروه¬هاي عاملي آميني بر روي نانوذرات جانشاني شد. به‌ منظور بررسي كيفيت اصلاح نانوذرات نقره از آزمون طيف ‌سنجي تبديل فوريه مادون‌ قرمز (FTIR) و ميكروسكوپ الكتروني گسيل ميداني (FESEM) استفاده شد كه در آزمون FTIR تشكيل موفق گروه¬هاي آميني بر روي نانوذرات نقره مشاهده شد. همچنين به ‌منظور مشخصه¬يابي غشاهاي ساخته¬ شده، از آزمون¬هاي رفتار جدايش فازي، گذردهي آب خالص، زاويه تماس، مقاومت مكانيكي، آزمون ميكروسكوپ الكتروني گسيل ميداني و آزمون خاصيت آنتي باكتريايي استفاده شد. غشاها در ماژول‌هاي مخصوص غشاهاي الياف ¬توخالي سوار شدند و مورد بررسي قرار گرفتند. با توجه به نتايج به ‌دست ‌آمده مشاهده شد كه غشاهاي اصلاح ‌شده در مقايسه با نمونه خالص داراي جداره بيروني ضخيم‌تري مي¬باشند كه بازده فرآيند جداسازي را افزايش مي¬دهند. نمونه¬هاي اصلاح‌ شده به سبب حضور نانوذرات نقره و گروه¬ آميني، آب‌ دوست‌تر بوده و خاصيت آنتي¬باكتريايي آن¬ها باعث افزايش توانايي در پس¬زني ميكروب¬ها و ممانعت از تشكيل ترشحات ميكروبي در سطح غشا شده است. با بررسي¬هاي بيشتر مشاهده شد نمونه‌ها¬ي غشايي حاوي 5/1 درصد وزني از نانوذرات نقره اصلاح‌ شده، با شار آب خالص 60 كيلوگرم بر متر مربع ساعت، داراي بيشترين درصد پس‌زني آلاينده¬ها (در حدود 97 درصد) و كمترين ميزان گرفتگي (در حدود 27 درصد) در مقايسه با ساير نمونه¬ها را داشته‌اند؛ بازيابي شار در اين نمونه غشايي حدود 90 درصد بود. هم چنين زاويه تماس اوليه 83 درجه به 57 درجه كاهش يافت. بررسي¬هاي بيشتر پارامترهاي گرفتگي نشان داد كه با افزايش مقدار نانوذرات، اين غشاها افت ناچيزي در فلاكس آب خروجي از سامانه بيوراكتور غشايي از خود نشان مي¬دهند و گرفتگي از نوع برگشت‌ناپذير در نمونه خالص به گرفتگي برگشت‌پذير در نمونه¬هاي اصلاح‌ شده تبديل شد كه حاكي از بهبود خاصيت ضد گرفتگي و آنتي باكتريايي غشاها دارد. همچنين بررسي مدل‌هاي گرفتگي نشان داد كه غشا¬ي خالص گرفتگي از نوع كيك دارد و در مورد غشا¬هاي داراي نانوذرات نقره خالص از آنجايي كه نوع آلاينده ثابت بوده است، تغيير نوع گرفتگي به حالت استاندارد نشان از ورود آلاينده به داخل حفرات غشا بوده است كه در ادامه هنگام استفاده از نانوذرات اصلاح شده، همپوشاني عالي در گرفتگي از نوع كيك نشان داد كه اندازه حفرات كاهش يافته است؛ غشاها در حذف آلاينده‌ها و ممانعت از ورود آلاينده‌ها به داخل غشا بسيار موفق عمل كرده‌اند.

209370

دانشگاه علم و صنعت ايران

فرشته نعيم پور

مهندسي شيمي

تورج محمدي