توصيفگر ها :
نانوفيلتراسيون , بوهميت , پلي سولفون , گرفتگي , غشاي نانوكامپوزيت , حذف رنگ
چكيده فارسي :
كمبود آب به دليل خشك‌سالي و افزايش جمعيت از يك‌سو و ورود پساب‌هاي صنعتي مخرب به محيط‌زيست از سوي ديگر، پژوهشگران را براي يافتن راه‌هايي براي تصفيه پساب‌ها ترغيب كرده است. در بين روش‌هاي تصفيه پساب، فرآيندهاي غشايي به‌واسطه بازده بالا، مصرف انرژي پايين، سازگاري با محيط‌زيست، نياز كم به مواد افزودني و ... بسيار موردتوجه قرارگرفته‌اند. اين پژوهش باهدف اصلاح و بهبود عملكرد غشاي نانوفيلتراسيون پلي سولفون به‌منظور تصفيه پساب‌هاي حاوي رنگ انجام‌شده است. ابتدا ذرات بوهميت با آمينواسيد ليزين اصلاح گرديد و سپس در ساخت غشاي نانوكامپوزيت پلي سولفون به كار گرفته شد. تأثير افزودن ذرات اصلاح‌شده در غشا پلي سولفون، بر روي خواص سطحي، خواص ضد گرفتگي، تخلخل، ساختار غشا، نفوذپذيري و ميزان حذف رنگ و منيزيم توسط غشا بررسي شد. آزمون‌هاي FTIR، ATR، SEM و XRD به‌منظور بررسي ساختار ذرات بوهميت اصلاح‌شده با آمينواسيد ليزين و اثر حضور آن‌ها بر خواص غشا انجام شدند. همچنين ديگر خصوصيات غشا مانند آب‌دوستي و خواص ضد گرفتگي غشا از طريق آزمون شار آب مقطر خالص، زاويه تماس آب و آزمون شير خشك موردبررسي قرار گرفتند. نتايج نشان دادند كه افزودن ذرات بوهميت اصلاح‌شده به غشاي پلي سولفون سبب بهبود آب‌دوستي و افزايش شار خروجي از غشا شد. نسبت بازيابي شار در غشاي خالص 23/53 درصد بوده كه با افزودن درصد كمي از ذرات بوهميت اصلاح‌شده، اين مقدار افزايش‌يافته است. اين موضوع نشان‌دهنده بهبود خاصيت ضد گرفتگي در غشاهاي حاوي ذرات بوهميت اصلاح‌شده مي‌باشد. از ميان غشاهاي نانوكامپوزيت، غشاي حاوي 5/0 درصد وزني بوهميت اصلاح‌شده بالاترين ميزان بازيابي شار (5/91 درصد) و پايين‌ترين گرفتگي برگشت‌ناپذير (16/6 درصد) را نشان داده است. درصد تخلخل و متوسط شعاع حفره‌ها نيز با افزودن ذرات بوهميت اصلاح‌شده افزايش يافت. تصاوير SEM پراكندگي مناسب ذرات در توده پليمري را تأييد كرد. درصد حذف نمك سولفات منيزيم با افزودن ذرات از 67/84 درصد به 17/92 درصد در غشاي 5/0 درصد وزني رسيد. نتايج فيلتراسيون خوراك رنگي حاوي متيلن بلو، عملكرد مطلوب غشاهاي نانوفيلتراسيون را تأييد نمود. درصد حذف رنگ متيلن بلو در غشاي خالص 24/87 درصد و در غشاهاي نانوكامپوزيت 1/0، 5/0 و 1 درصد وزني به ترتيب 1/96، 89/97 و 13/95 به دست آمد.
چكيده انگليسي :
Water scarcity due to drought, population growth, and the influx of destructive industrial effluents into the environment has prompted researchers to find ways to treat the effluents. Among wastewater treatment methods, membrane processes due to high efficiency, low energy consumption, environmental compatibility, low need for additives, etc. have received much attention. The aim of this study was to improve the performance of polysulfone nanofiltration membrane in order to treat wasewater containing dyes. First, the bohemite particles were modified with the amino acid lysine and then used in the fabrication of polysulfone nanocomposites. The effect of adding modified particles in polysulfone membrane on surface properties, anti-fouling properties, porosity, membrane structure, permeability and removal of dye and magnesium sulfate by the membrane was investigated. FTIR, ATR, SEM and XRD tests were performed to investigate the structure of bohemite particles modified with lysine amino acid and the effect of their presence on membrane properties. Other membrane properties such as hydrophilicity and anti-clogging properties of the membrane were examined by water flux test, contact angle and milk powder test. The results showed that the addition of modified bohemite particles to the polysulfone membrane improved the hydrophilicity and increased the permeate flux of the membrane. The flux recovery ratio in pure membrane was 53.23%, which increased with the addition of a small percentage of modified bohemite particles. This indicates an improvement in the anti-fouling properties of the membranes containing the modified bohemite particles. Among nanocomposite membranes, membranes containing 0.5% by weight of modified bohemite showed the highest flux recovery rate (91.5%) and the lowest irreversible fouling (6.16%). The percentage of porosity and the mean pore radius also increased with the addition of modified bohemite particles. SEM images confirmed good particle dispersion in the polymer bulk. The percentage of magnesium sulfate removal by adding particles increased from 84.67% to 92.17% in 0.5% by weight membrane. The filtration results of methylene blue showed the optimal performance of nanofiltration membranes. The removal percentage of methylene blue in pure membrane was 87.24% and in nanocomposite membranes were 0.1%, 0.5% and 1% by weight, 96.1%, 97.89% and 95.13%, respectively.
