ساخت و بررسی نانوغشای پلیمری به منظور شیرین سازی آب

در این پروژه ، غشا پلیمری نانوفیلتراسیون بر پایه پلی اکریلونیتریل به منظور دفع سختی آب ساخته شد. بدین منظور، درصد ترکیب های متفاوتی از محلول پلی اکریلونیتریل (pan) با جرم مولکولی000/110 gr/mole و حلال 1- متیل2-پیرولیدن (nmp) تهیه، و در حمام آب دیونیزه غوطه ور گردید. نمونه های تهیه شده از لحاظ ساختارشناسی و عملکرد (شار و پس زنی) مورد بررسی قرار گرفت و تاثیر پارامترهایی چون، غلظت پلیمر، ضخامت فیلم پلیمری و دمای حمام انعقاد و اثر زمان تبخیر سطحی فیلم پلیمری (قبل از غوطه وری) مشخص گردید. در این مطالعه ابتدا غشای پایه ای با قابلیت اولترافیلتراسیون و شار عبوری بالا تهیه شد تا در تهیه غشا نانوفیلتراسیون بکار گرفته شود. نتایج نشان داد که غشای پایه-ای با 20 درصد وزنی پلیمر (pan)، ضخامت 250 میکرومتر، زمان تبخیر سطحی 10 ثانیه و دمایc?25 برای حمام انعقاد، بهترین عملکرد را داشت. غشاهای نانوفیلتراسیون با دو روش ساخته شد: در روش اول اصلاح سطحی غشا با استفاده از روش های فیزیکی (حمام آب گرم در دما و زمان غوطه وری مختلف) و روش های شیمیایی (محلول های هیدروکسید سدیم و اسید هیدروکلریک در دماها، غلظت ها و زمان های غوطه وری مختلف) صورت گرفت. نتایج حاصل از این آزمایش ها، تهیه غشایی با قابلیت نانوفیلتراسیون برای جداسازی 81 درصد نمک دو ظرفیتی سولفات سدیم از محلول آبی شد. در روش دوم، غشایی مرکب متشکل از، لایه پلی آمیدی بر روی غشای پایه با روش پلیمریزاسیون بین سطحی (ip) ساخته شد بطوریکه لایه فعال پلی آمیدی (pa) در نتیجه واکنش تری مزوئیل کلراید (tmc) با پیپرازین (pip) در حضور تری اتیل آمین به عنوان کاتالیست (tea) تشکیل شد. تاثیر زمان واکنش پلیمریزاسیون بین سطحی حاصل از مونومرهای پیپرازین (pip) و (tmc) به همراه تری اتیل آمین (tea)، کاتالیزر واکنش بررسی گردید. سپس، تغییرات غلظت مونومر آلی و کاتالیزر، به منظور کنترل بهتر واکنش ارزیابی شد. پارامترهای مورد ارزیابی شامل شکل شناسی سطح غشا، ضخامت لایه نازک پلی آمید، ساختار شیمیایی غشاء، زبری سطح غشاء و عملکرد (شار و پس-زنی) بودند. نتایج نشان دادند که زمان پلیمریزاسیون به عنوان یک پارامتر سینتیکی تاثیر فراوانی بر خواص فیزیکی و شیمیایی و نیز عملکرد غشاء دارد به نحوی که با افزایش زمان پلیمریزاسیون تا میزان 60 ثانیه، سطح غشاء متراکم تر، ضخامت لایه نازک بیشتر، شار خروجی کمتر و پس زنی آن بیشتر می گردد. با افزایش بیشتر زمان واکنش پس از 60 ثانیه، میزان پس زنی بصورت قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. همچنین افزایش غلظت (tmc) سبب کاهش شار خروجی و افزایش میزان پس زنی گردید. در عین حال، افزایش غلظت (tea) سبب افزایش شار خروجی و کاهش میزان پس زنی گردید. غشای بهینه تهیه شده توسط این روش، قابلیت جداسازی 87 درصد نمک دو ظرفیتی سولفات سدیم از محلول آبی را دارا بود.