ساخت، شناسایی و بررسی سازوکارهای گرفتگی غشاهای PVDF محتوی نانوذرات تیتانیم دی اکسید

در پژوهش حاضر، غشاهای متخلخل PVDF محتوی نانو­ذرات TiO2 به روش جدایی فاز با القای ضدحلال ساخته شد. ساختار غشاها با استفاده از روش­ های FESEM ،EDX، اندازه­ گیری زاویه تماس، آزمون شار آب خالص و تعیین شعاع متوسط حفره­ ها شناسایی شد. نتایج نشان داد، تمام غشاها ساختار نامتقارن همراه با درشت حفره­ ها دارند و وجود نانوذرات TiO2 باعث افزایش اندازه حفره ­ها می ­شود. افزون بر این مشخص شد، مقدار شار آب خالص عبوری از غشاها با افزایش مقدار نانوذرات TiO2 افزایش می ­یابد، به­ طوری که مقدار آن از حدود 41kg/m2h برای غشای %1 وزنی TiO2 به 162kg/m2h در غشای محتوی %5 وزنی می­ رسد. همچنین مشخص شد، اندازه زاویه تماس غشاها از حدود °100 برای غشای %1 وزنی TiO2به °69 برای غشای محتوی %5 وزنی کاهش می ­یابد که نشانگر افزایش آبدوستی غشاها با افزایش مقدار نانوذرات TiO2 است. همچنین، گرفتگی غشاها در فیلترکردن محلول %1 هیومیک اسید مطالعه شد. نتایج نشان داد، وجود نانوذرات TiO2 باعث افزایش مقاومت در برابر گرفتگی غشاها می ­شود. نتایج مربوط به مدل­ سازی گرفتگی غشاها با استفاده از مدل­ های کلاسیک نشان داد، سازوکار گرفتگی غشا­های 2 و 5% وزنی TiO2 از نوع گرفتگی متوسط است، در حالی که سازوکار غالب در سایر غشاها از نوع تشکیل کیک است. افزون بر این، تحلیل گرفتگی غشاها با استفاده از مدل­ های مرکب نشان داد، مدل فیلترکردن کیک-گرفتگی متوسط برای تمام غشاها داده­ های حجم-زمان را با کمترین خطای ممکن نسبت به سایر مدل­ های مرکب برازش می­ کند. در نهایت مشخص شد، مقدار پس­ زنی هیومیک اسید با افزایش مقدار TiO2 ابتدا افزایش و سپس کاهش می ­یابد.