شماره راهنما :
2427 دكتري
پديد آورنده :
صفامهر, احمد
عنوان :
ساخت و ارزيابي لايه انتخابگر غشاي كامپوزيت لايه نازك از طريق پليمريزاسيون بين سطحي پليمر آلي متخلخل به منظور تصفيه پساب رنگي
گرايش تحصيلي :
شيمي نساجي و علوم الياف
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
شانزده، 102ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
غشاي كامپوزيت لايه نازك (TFC) , پليمريزاسيون بينسطحي , پليمر آلي متخلخل (POP) , تصفيه پساب رنگي , شبيهسازي ديناميك مولكولي (MD)
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/10/14
رشته تحصيلي :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/10/14
چكيده فارسي :
وجود پسابهاي رنگي در محيط زيست و عدم تصفيه مناسب آنها، علاوه بر تشديد بحران كمآبي، به دليل سميت و غيرقابلتجزيه بودن موجب بروز نگرانيهاي جدي زيستمحيطي شده است. در اين ميان، فرايندهاي جداسازي غشايي به دليل برخورداري از مزايايي نظير سهولت انجام، راندمان بالا و مصرف انرژي كم، بهعنوان يكي از روشهاي كارآمد تصفيه فاضلاب رنگي مورد توجه قرار گرفتهاند. طراحي و توليد غشاهاي پليمري براي تصفيه پسابهاي رنگي نيازمند ايجاد ساختارهايي با ويژگيهاي مناسب است كه استفاده از غشاهاي كامپوزيت لايه نازك (TFC) بهويژه با لايه انتخابگر متشكل از پليمرهاي آلي متخلخل (POP) را به گزينهاي جذاب تبديل كرده است. پليمرهاي آلي متخلخل به دليل ساختار آمورف، تخلخل بالا، سطح ويژه زياد و پايداري شيميايي مناسب، قابليت بالايي در حوزههايي نظير ذخيرهسازي انرژي، جداسازي و تصفيه پساب دارند. در اين پژوهش، لايه انتخابگر يك غشاي كامپوزيت لايه نازك پلي (اكريلونيتريل) (PAN/POP) از طريق پليمريزاسيون بينسطحي روي غشاي PAN هيدروليزشده (HPAN) طراحي و توليد شد. لايه POP با واكنش بين محلول آبي تريآمينوگوانيدينيوم كلرايد (TGCL) و محلول آلي ترفتالآلدهيد در حلالهاي بنزن يا تولوئن بر سطح غشا شكل گرفت. با تغيير حلال آلي از بنزن به تولوئن و تنظيم شرايط سنتز، تراوشپذيري آب غشا از L.m-2.h-1.bar-1 29/21 به L.m-2.h-1.bar-1 98/5 كاهش يافت. شبيهسازي ديناميك مولكولي (MD) براي بررسي ابعاد مولكولي رنگهاي Acid Red 114، Acid Blue 62 و Basic Brown 1 و برهمكنش آنها با منافذ غشا انجام شد. غشاي توليدشده توانست راندمان دفع بالاي 3/98% براي Acid Red 114 و 6/97% براي Basic Brown 1 را نشان دهد و در طي 24 ساعت فيلتر كردن پساب حاوي ppm 100 رنگ Acid Red 114، پايداري طولانيمدت مناسبي از خود نشان داد.
چكيده انگليسي :
The presence of dye-containing effluents in the environment, along with their inadequate treatment, not only exacerbates the global water scarcity crisis but also poses serious environmental concerns due to their toxicity and non-biodegradability. Among the various treatment technologies, membrane separation processes have attracted considerable attention for dye wastewater purification because of their operational simplicity, high separation efficiency, and low energy consumption. The design and fabrication of polymeric membranes for dye wastewater treatment require structures with tailored properties. In this regard, thin-film composite (TFC) membranes, particularly those featuring a selective layer composed of porous organic polymers (POPs), have emerged as promising candidates. Owing to their amorphous structure, high porosity, large specific surface area, and good chemical stability, POPs exhibit significant potential in applications such as energy storage, separation, and wastewater treatment. In this study, a polyacrylonitrile (PAN)-based thin-film composite membrane (PAN/POP) was fabricated by forming a selective POP layer via interfacial polymerization on a hydrolyzed PAN (HPAN) substrate. The POP layer was synthesized through the reaction between aqueous triaminoguanidinium chloride (TGCL) and terephthalaldehyde dissolved in either benzene or toluene as the organic phase. By replacing benzene with toluene and optimizing the synthesis conditions, the membrane water permeability decreased from 29.21 to 5.98 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹. Molecular dynamics (MD) simulations were employed to investigate the molecular dimensions of Acid Red 114, Acid Blue 62, and Basic Brown 1 dyes, as well as their interactions with membrane pores. The fabricated membrane exhibited high dye rejection efficiencies of 98.3% for Acid Red 114 and 97.6% for Basic Brown 1, and demonstrated excellent long-term stability during 24 hours of continuous filtration of a 100 ppm Acid Red 114 solution.
استاد راهنما :
حسين فشندي
استاد مشاور :
نازنين طاهري , كريم مهنام
استاد داور :
امير عبدالملكي , فرزانه علي حسيني , افسانه فخار