نمك¬زدايي از محلول¬ها بوسيله غشاهاي در هم نفوذ يافته بر پايه پلي وينيل الكل و نانوكامپوزيت¬هاي آنها به روش تراوش تبخيري و اسمز معكوس

دكتري

با رشد سريع جمعيت جهان و شهرنشيني، كمبود آب يكي از مهمترين چالشهاي جامعه معاصرشده است. نمك زدايي از منابع آب شور به روش اسمز معكوس و تراوش تبخيري مي تواند دسترسي به منابع آب سالم را افزايش دهد. از بين غشاهايي كه در نمك زدايي مي شود، غشاهاي شبكه پليمري در هم تنيده به دليل خواص مكانيكي مناسبي كه دارد گزينه ي مناسبي است.از اين رو، غشاهاي شبكه پليمري در هم تنيده و ساختار اصلاح شده و كامپوزيتي آن با زئوليت NaA با استفاده از پلي وينيل الكل و پلي اكريليك اسيد تهيه شد و در نمك‌زدايي از محلول‌هاي نمكي به روش هاي تراوش تبخيري و اسمز معكوس استفاده شدند. غشاهاي تهيه شده با استفاده از روش هاي SEM، ATR،آزمون كشش و جذب آب تعيين ساختار شدند. پس زني نمك و شار آب عبوري از غشا به عنوان معيارهاي عملكرد غشا انتخاب شدند. پارامترهاي موثر در آماده سازي غشا از طريق طراحي آزمايش بررسي و بهينه سازي شدند. نتايج تراوش تبخيري نشان داد كه با افزايش دماي خوراك و كاهش ضخامت غشا، شار افزايش مي‌يابد. با اين حال، پس زني نمك بهتر در دماي خوراك كمتر و ضخامت غشاء بيشتر به دست آمد. در شرايط بهينه، شار 7.1 Kg/m2.H و پس زني 99 % توسط غشاي IPN خالص به دست آمد، در حالي كه اين پارامترها به 11.2 Kg/m2.H و با غشاء IPN/NaA تا 95 % تغيير يافتند. آزمايش‌هاي اسمز معكوس نشان داد كه با افزايش فشار روي غشا، مقدار شار افزايش مي‌يابد، در حالي كه براي داشتن پس زني يون بيشتر، به فشار كمتر و غشا با اتصال عرضي بالاتر نياز دارد (شار 16.2 Kg/m2.H و پس زني 90 %). با توجه به نتايج به‌دست‌آمده، مشخص شد كه اين غشاي كامپوزيتي توانايي بالايي در نمك‌زدايي با پس زني و شار عبوري مناسب دارد. در ادامه يك غشا كامپوزيتي از IPN(PVA/PAA) و چارچوب آلي فلزي(MIL101-Cr) به روش سنتز پي در پي تهيه شد. اين غشا در نمك زدايي به روش تراوش تبخيري جهت حذف نمك هاي NaCl و MgCl2 بكار گرفته شد. غشا آماده شده توسط آزمون هاي جذب آب، زاويه تماس،ATR، كشش و SEM مورد ارزيابي قرار گرفت. پارامترهاي موثر در تهيه غشا به روش طراحي آزمايش بهينه شدند. سپس اين غشا بهينه جهت نمك زدايي به روش تراوش تبخيري استفاده شد. نتايج حاصل از طراحي آزمايش نشان داد كه هر چه دماي خوراك افزايش يابد ميزان فلاكس آب بيشتر مي شود. هم چنين با افزايش دماي محلول خوراك و غلظت محلول ميزان پس زني نمك كاهش مي يابد. اين غشا در شرايط بهينه شار 15.19 و 14.59 Kg/m2.Hو پس زني نمك 99.24 و 99.37 % را براي يون هاي سديم و منيزيم فراهم ميكند. ضمنا اين غشا عملكرد مناسب خود را در مخلوطي از نمك ها هم به اثبات رساند. با توجه به نتايج حاصل از طراحي آزمايش، تست هاي ارزيابي اوليه و مقايسه با غشاهاي ديگر مي توان گفت، غشا كامپوزيتي IPN/MIL101-Cr در نمك زدايي به روش تراوش تبخيري توانايي بالايي دارد و مي توان با اصلاحات بيشتر از آن در مقياس هاي بزرگتر نيز استفاده كرد.

229593

دانشگاه اصفهان

غلامعلي كوهمره

شيمي - تجزيه

اكبر ملك پور