تهیه غشای نانوفیلتراسیون از آلیاژ pvc/pu و تبیین نقش افزودن نانو سیلیکا بر آن

در این پژوهش ساخت غشای نانوفیلتراسیون با استفاده از آمیزه پلی وینیل کلراید/پلی یورتان به روش رسوب دهی غوطه وری انجام شد. برای بررسی نحوه تشکیل ساختار غشا در مهمترین مرحله تشکیل ساختار یعنی مرحله غوطه وری، ترمودینامیک و سینتیک سامانه مورد استفاده جهت ساخت غشا بررسی شد. بررسی ترمودینامیک با تعیین منحنی نقاط ابری سامانه ضد حلال/حلال/پلیمر انجام شد. سنتیک تشکیل غشا با مدلسازی فرایند نفوذ انجام شد که امکان محاسبه زمان رسوب و کسر حجمی اجزای سامانه تشکیل دهنده غشا با زمان را فراهم ساخت. نتایج مدلسازی نشان داد ساختار غشا (به ویژه پوسته آن) در لحظات ابتدایی غوطه وری با پارامتر ضریب تفکیک ضد حلال کنترل می شود که خود منشأ ترمودینامیکی داشته و تابع بر هم کنش حلال-ضد حلال است. به این ترتیب مدل سینتیکی یاد شده پیش بینی کیفی ساختار غشا را با استفاده از داده های ترمودینامیکی و خواصی نظیر وزن مولکولی و چگالی اجزا امکان پذیر ساخت. نتایج مدلسازی نظری ساختار غشاهای تهیه شده از آمیزه پلی وینیل کلراید/پلی یورتان را شبیه به غشای تهیه شده از پلی وینیل کلراید پیش بینی می کرد. غشاهای ساخته شده از آمیزه دو پلیمر قادر بودند رنگ محلول در آب با وزن مولکولی g/mol 02/854 را 100% حذف کنند. یکسان بودن پس زنی رنگ در غشاهای تهیه شده، نتایج مدلسازی مبنی بر تشکیل ساختار پوسته غشا در لحظات اولیه غوطه-وری و متاثر بودن آن از بر هم کنش حلال-ضد حلال را تایید کرد؛ در حالی که نتایج آزمون تراوایی حاکی از وجود یک بیشینه در نسبت 25:75 (پلی وینیل کلراید:پلی یورتان) بود. به نحوی که مقدار شار آب خالص غشا در فشار 8 بار، l/m2hr 111 بود. عدم همخوانی بین نتایج مدل و آزمون تراوایی به اهمیت یافتن پدیده-های بین سطحی با تغییر در نسبت اجزای آمیزه نسبت داده شد. در بخش دیگری از این پژوهش ساخت غشای نانوکامپوزیت پلیمری با افزودن نانو ذرات سیلیکا به غشاهای پلی وینیل کلراید/پلی یورتان انجام شد. برای این منظور از دو نوع نانو ذره سیلیکای آبدوست و آبگریز استفاده و تاثیر آن بر ترمودینامیک تشکیل غشا و خواص تراوایی و پس زنی غشا بررسی شد. نتایج بررسی ترمودینامیکی نشان داد جدایش در سامانه حاوی نانو ذرات آبدوست سریع تر از سامانه حاوی نانو ذرات آبگریز صورت می گیرد. برای بررسی سینتیک تشکیل غشا با افزودن نانوذرات، از مدلسازی سینتیکی دو بعدی استفاده شد که برای اولین بار انجام شده است. نتایج این پژوهش نشان داد در غشای نانوکامپوزیت تهیه شده از پلی وینیل کلراید، شیمی سطح نانو ذره بسیار اهمیت دارد؛ به گونه ای که نانو ذرات سیلیکای آبدوست تراوایی غشا را افزایش داده و نانو ذرات آبگریز سبب کاهش آن می شوند. نتایج مدلسازی نظری در تطابق کیفی با نتایج حاصل از افزودن نانو ذرات آبگریز به غشا بود. نتایج حاصل از آزمون تراوایی نشان داد در مورد غشاهای تهیه شده از آمیزه پلی وینیل کلراید/پلی یورتان تاثیر نانو ذرات سیلیکا بر پدیده های بین سطحی، بیش از شیمی سطح نانو ذرات، تراوایی غشا را تحت تاثیر قرار می دهد.