پایان نامه ارشد رایگان درمورد مورفولوژی، ارزیابی عملکرد، بهینه سازی

تمیز کردن غشا برای کاهش میزان رسوب، موثر و لازم هستند ]42[.
1-8 مطالعات صورت گرفته
به منظور حذف پلی اکریل آمید از محلول های آبی مطالعاتی صورت گرفته که در زیر به آن ها اشاره میشود. همچنین در این قسمت مطالعاتی که به منظور کاهش گرفتگی غشا به وسیله نانوذرات TiO2 صورت گرفته است آورده می‌شود.
نالان تکین و همکاران از پرلیت به عنوان جامد جاذب جهت جداسازی پلی اکریل آمید استفاده کرده است. نتایج نشان داد که در بهترین محیط ممکن (pH=11) میزان جذب این جاذب mg 7/20 به ازای هر گرم از جاذب میباشد و میزان واجذب در این شرایط تنها 3/7% خواهد بود]20[.
نالان تکین و ماهیر آلکان با استفاده از جامد جاذب کائولیت جهت جداسازی پلی اکریل آمید استفاده کرده اند. نتایج میزان جذب 98% را برای این جاذب در بهترین شرایط(pH=11) نشان میدهد در حالی که در شرایط یاد شده میزان واجذب تنها 7/2% است]17[.
دنیل سولبرگ27 و همکاران از نانوذرات سیلیکا به عنوان جامد جاذب جهت جداسازی پلی اکریل‌آمید استفاده نموده‌اند]19[.
سن وانگ و همکاران از فرآیند میکروفیلتراسیون غشایی جهت جداسازی پلی اکریل‌آمید استفاده نموده‌اند. غشاهای به کار رفته از جنس PSF، PVDF و PES بوده‌است. سن وانگ در این مطالعه گرفتگی ناشی از جداسازی پلی اکریل‌آمید را در غشاهای متداول نشان داد. میزان گرفتگی در کمترین حالت 50% بوده‌است]18[.
سوتو28 و همکاران، اثر تراکم نانوذرات TiO2 در غلظتهای پایین و همچنین استفاده از ETOH به عنوان پلیمر کمک حلال را به روی آبدوستی، مورفولوژی و مقاومت در برابر رسوب در غشاهای پلیاترسولفون مورد بررسی قرار دادند. نتایج اصلی این تحقیق عبارتند از:
1. ساختار غشا اصلاح شده توسط TiO2 از ساختار اسفنجی مانند به ساختار انگشتی مانند تغییر پیدا کرد. نتایج اثرات مشاهده شده افزودن ETOH و افزایش غلظت TiO2 مشابه بودند. هر دو روش باعث افزایش ابعاد ماکروحفرهها شدند که در نتیجه منجر به ساخت غشایی با ساختار متخلخلتر شد.
2. پتانسیل احتباس غشا به شدت توسط مخلوط کردن نانوذرات و ETOH درون محلولهای پلیمری تحت تاثیر قرار می گیرد و مقاومت در برابر رسوب غشای اصلاح شده به طور قابل توجهی بهبود یافته است ]43[.
پژوهشگران دانشگاه رازی کرمانشاه، طی پژوهشی، غشاهای تصفیه‌کننده‌ای را ساخته‌اند که به دلیل وجود نانوذرات TiO2، از گرفتگی حفره‌ها توسط ذرات چربی، پروتئین و غیره، جلوگیری می‌کنند و در نتیجه، طول عمر بالاتری دارند. در این پژوهش، به دو صورت از نانوذرات TiO2برای اصلاح ساختار غشا استفاده شده است. در حالت اول نانوذرات TiO2 بهصورت محلول ساخته شده و به غشا افزوده می‌شوند. اما در حالت دوم نانوذرات TiO2، با استفاده از روش غوطه‌وری، بر روی غشا اولیه پلی اترسولفون، پوشش داده می‌شوند. سپس غشاها تحت تابش نور UV، در مدت زمان معین قرار می‌گیرند ]44[.
نیکو29 و همکاران بر روی غشاهای پلی اکریلونیتریل مطالعه‌ایی انجام دادند که در آن به این نتیجه دست یافتند که عوامل تاثیر گزار بر روی ساختار غشا، غلظت پلیمر و دمای حمام انعقاد می‌باشد]45[.
نوزاکی30 و همکاران به منظور تصفیه پساب از غشاهای پلی اکریلونیتریل استفاده نموده‌اند. آنها نشان دادند غشاهایی که در حمام با دمای 80 درجه سلسیوس قرارگرفته‌اند بهترین میزان شار عبوری داشته‌اند]46[.
ژانگ کویین31 و همکاران به منظور بهبود خواص ضد گرفتی غشاهای پلی اکریلو نیتریل از نانوذرات Fe3O4 استفاده نموده اند و در آن به این نتیجه رسیده‌اند که بهترین غلظت نانوذرات 1/0 % وزنی از نانوذرات بوده‌است]47[.
گوجان و همکاران به منظور افزایش در شار غشاهای پلی اکریلونیتریل از عملیات هیدرولیز از سدیم هیدروکسید، پتاسیم هیدروکسید و لیتیم هیدروکسید استفاده نموده‌اند. مشاهده شد در صورت استفاده از سدیم هیدروکسید دو نرمال، MWCO از 20000 به 6000 کاهش می‌یابد]38[.
مینگ لیانگ لو32 و همکاران از نانوذرات TiO2 بر روی غشاهای اولترافیلتراسیون پلی‌اتر‌سولفون با روش خودآرایی به منظور کاهش گرفتگی غشا استفاده نموده‌اند. این غشاها با پلی‌اتیلن‌گلایکول 5000 مورد ارزیابی قرار گرفتند و شار عبوری از آنها در فشار 2 بار L/m2.hr 102 بوده‌است]48[.
زو33 و همکاران، اثر نانوذرات TiO2 را به روی غشای ساخته شده از مخلوط پلی‌وینیلیدین فلوراید (PVDF) و پلی استایرن آلتمالئیک انیدرید (SMA) مورد بررسی قرار دادند. غشای ترکیبی SMA/PVDF یک غشای مقاوم در مقابل رسوب و نابودکننده باکتری است ]49[.
ایبرت34 و همکاران کشف کردند که TiO2 به عنوان پرکننده معدنی درون غشاهای PVDF و پلیآمید ایمید (PAI) مقاومت حرارتی و کیفیت نفوذ را بهبود میبخشد ]50[.
کائو35 و همکاران مطالعاتی را روی غشاهای کامپوزیتی PVDF با نانوذرات TiO2 در اندازههای مختلف انجام دادهاند. آنها دریافتند نانوذرات کوچکتر میتوانند خاصیت مقاومت درمقابل رسوب را در غشای PVDF به میزان قابل ملاحظهای بهبود ببخشند. غشا با نانوذرات کوچکتر TiO2/PVDF دارای منافذ با متوسط اندازه کوچکتر بر روی سطح میباشد و اکثر روزنهها درون غشا قرار دارند. آزمایشات پراش اشعه ایکس (XRD) نشان میدهد که نانوذرات TiO2 کوچکتر دارای اثر قویتری در تبلور مولکولهای PVDF هستند ]51 [.
لیانگ36 و همکاران یک غشای جدید PVDF، مقاوم در مقابل گرفتگی برگشت ناپذیر با ترکیب نانو اکسید روی به عنوان افزودنی، با استفاده از غیر حلال و روش جدایی فاز، با موفقیت ساختند. همه غشاهای اصلاحشده پس از تمیز کردن فیزیکی تقریبا 100٪ شار آب را به دست آوردند، نفوذ آب از غشای اصلاحشده تقریبا با اضافه کردن 7/6 درصد نانو اکسید روی که به عنوان دوز مطلوب برای اصلاح غشای PVDF (محدوده دوز در این مطالعه) تعیین شده است، دو برابر شد. علاوه بر این، استحکام مکانیکی برای غشای اصلاحشده تقویت شده بود ]52[.
رحیمپور و همکاران غشای جدید PVDF با خاصیت ضدگرفتگی و ضد باکتریایی مناسب را با استفاده از سولفوردار کردن پلیسولفون (SPES) و نانوذرات TiO2 با حضور پلیوینیلپیرولیدین (PVP) بهعنوان تشکیلدهنده حفره در محلول ریخته گری ساختند. روش وارونگی فاز القا شده با استفاده از روش رسوب غوطه وری برای آماده سازی غشا مورد استفاده قرار گرفت ]53[.
کیم37 و همکاران، غشا کامپوزیت ترکیبی را توسط خودآرایی نانوذرات TiO2 آماده کردند. غشا ساخته شده تحت تابش نور UV از اثر فوتوباکتریایی قابل توجهی بر روی باکتری اشرشیاکلی38 برخوردار است ]54[.
کاواک39 و همکاران، با فرو بردن غشای خام به درون محلول کلوئیدی TiO2، غشای پلیآمیدی آروماتیکی ترکیبی آلی/معدنی ساختند. پتانسیل رسوب ضد باکتری غشای ترکیبی TiO2 توسط تعیین نسبت بقای باکتری اشرشیاکلی به عنوان باکتری مدل تایید شد. نفوذپذیری غشا به میزان کمتری تحلیل رفت ]55[.
مدائنی و قاسمی یک نوع غشای ترکیبی با خاصیت خود تمیز شونده را با استفاده از پوشش دهی با TiO2 ایجاد کردند. در مطالعات آنها، نانوذرات TiO2 بر روی سطح غشا با استفاده از روش غوطهوری پوشش داده شده‌است. با بهینه سازی شرایط پوشش، غشا اصلاح شده خاصیت ضد گرفتگی و خود تمیز شوندگی بهتری را به نمایش گذاشت]56[.
در این مطالعه عملکرد غشاهای ساخته شده از جنس پلی اکریلونیتریل40 در جداسازی پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی41 از پساب کارخانه زغالشویی پروده طبس مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی عملکرد غشا ، محلول ppm 10 از پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی ساخته و در فشار 3 بار و دمای 25 درجه سلسیوس آزمایش گردید. با توجه به ماهیت پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی مبنی بر ایجاد گرفتگی در غشا از نانوذرات تیتانیوم دی اکسید TiO2 جهت آبدوست کردن و ضد گرفتگی کردن غشا استفاده شد.
گفتار دوم
تجربیات
2-1 تجهیزات و مواد مورد استفاده
مواد شیمیایی مورد استفاده در این پژوهش عبارتند از:
الیاف اکریلیک از ضایعات نساجی که شامل پلیمر پلی اکریلونیتریل(PAN) می‌باشند.
دی متیل‌فرمآمید (DMF) به عنوان حلال، ساخته شده توسط شرکت ChemLab بلژیک
سود سوزآور (NaOH) ساخت شرکت Merckآلمان
نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید( TiO2) ساخته شده توسط شرکت Aldrichآمریکا
پلی‌اکریل‌آمید صنعتی به منظور جداسازی
باریم کلراید (BaCl2)، پلی اتیلن گلایکول (PEG)، ید (I2)، پتاسیم یدید (KI) و هیدروکلریک اسید (HCl) به منظور تعیین اندازه حفرات، ساخته شده توسط شرکت Merckآلمان
تجهیزات مورد استفاده در این پژوهش عبارتند از:
شیشه مسطح به همراه کاردک فیلم کش
هدایت سنجWTW, inolab cond 720 series, Germany))
حمام اولتراسونیک (bondelin, DT 255H)
اسپکتروفوتومتر جذبی(GBC, model Cintra 101, Australia)
طیف سنج مادون قرمز (FT-IR IBB Bomem MB-100, Canada)
میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM KYKY-EM 3200, China)
2-2 فرآیند تهیه غشا
در این پژوهش غشای ساخته شده از نوع غشای پلی اکریلونیتریل می‌باشد که با روش وارونگی فازی تهیه شده‌است. مراحل طراحی و ساخت غشا در سه مرحله فرآیند تهیه غشا، ارزیابی عملکرد غشا و تعیین مشخصات غشا صورت می‌گیرد، که در ادامه به شرح این مراحل پرداخته می‌شود.
2-2-1 ساخت غشا پلی اکریلونیتریل به روش وارونگی فازی
نقطه شروع غشا متخلخل تهیه محلول پلیمری است. برای ساخت محلول پلیمری، از الیاف اکریلیک که شامل پلی‌اکریلونیتریل می‌باشد و حلال دی‌متیل‌فرم‌آمید که یک حلال خوب و شناخته شده برای این پلیمر است، استفاده شده‌است. بدین منظور ترکیبی از این دو ماده، با نسبت‌های مشخص به کار گرفته شده‌است. برای دستیابی به یک غشای بدون نقص (چروکیدگی، جمع شدگی، پارگی و سوراخ) نیاز است تا محلول پلیمری کاملاً همگن شده و عاری از هرگونه نقص و حباب باشد. فرآیند انحلال پلیمرها به دلیل بزرگ بودن ملکول آنها، فرآیندی چند مرحله ایی و طولانی است. ابتدا حلال به ساختار پلیمر و فضای خالی بین آنها نفوذ کرده و موجب تورم پلیمر می‌شود. سپس زمانی که فاصله بین زنجیره‌های پلیمری به حدی رسید که گره خوردگی‌ها باز شود، انحلال آغاز می‌شود. زمان لازم برای انحلال به میزان و نوع حلال، میزان و نوع پلیمر و دمایی که در آن انحلال صورت می‌گیرد بستگی دارد.
پس از ترکیب پلیمر و حلال با ترکیب درصد مشخص، درون ظرف حاوی مواد، یک مگنت قرار داده می‌شود و در مرحله بعد این ظرف بر روی هم زن مغناطیسی به منظور همگن شدن به مدت 12 ساعت و دمای ℃ 80 قرار می‌گیرد. بعد از همگن شدن و شفاف شدن محلول به آن فرصت داده می‌شود تا حباب‌های آن خارج شود. حضور حباب باعث سوراخ شدن فیلم پلیمری می‌شود. بعد از آماده شدن محلول پلیمری، به وسیله یک فیلم کش به عرض 20 سانتی متر و ضخامت 335 میکرومتر بر روی یک شیشه صاف و صیقلی ریخته‌گری می‌شود. تصویر فیلم‌کش استفاده شده در زیر مشاهده می‌شود]57،58.[
شکل 2-1: فیلم کش مورد استفاده جهت ساخت غشا پلیمری
بعد از ریخته‌گری فیلم، کل مجموعه سطح صیقلی و محلول پلیمری وارد حمام انعقاد می‌شوند. در حمام انعقاد از یک غیر حلال برای پلیمر،که عمدتاً آب است استفاده می‌شود.
شکل2-2: شماتیک فرآیند انعقاد
پس از انعقاد فیلم پلیمری؛ ساختار، حفرات و مورفولوژی غشا شکل گرفته و غشای سفید رنگ پلی‌اکریلونیتریل ساخته شده‌است. غشا تولید شده در حمام، برای مدتی باقی می‌ماند تا حلال به صورت کامل خارج شده و مورفولوژی آن کاملاً تثبیت شود. غشاهای بدست آمده در اندازه های ۵ cm×٩ cm برش داده شده و مهیای مرحله بعد

مطلب مشابه :  پایان نامه ارشد با موضوعقصاص، قانون مجازات، حقوق جزا

دیدگاهتان را بنویسید