ساخت غشاهای نانوفیلتراسیون بر پایه پلی اتر سولفون و اصلاح شده با نانوفیلرهای سیلیسی و کربنی برای افزایش کارائی شار و حذف آلاینده ها از پساب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه شهید بهشتی

2 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

3 گروه محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

چکیده

فناوری نانوفیلتراسیون یک نوع فرآیند غشایی فشار محور می‌باشد که به دلیل ارزاﻥ بودن و سازگار با محیط‌زیست برای حذف رنگ‌های آلی، فلزات سنگین و نمک‌ها از پساب مورد توجه بوده است. در این پژوهش از نانوفیلرهای سیلیسی PMO-PPD و کربنی CQDs در ساخت غشاء برای مقایسه کارائی آن‌ها در سیستم نانوفیلتراسیون استفاده شد. با بررسی آنالیزهای FE-SEM، TEM، XRD، FTIR، زاویه تماس، تخلخل و اندازه‌گیری شعاع حفرات، سنتز موفقیت‌ آمیز نانوفیلرها و حضور آن‌ها در غشاهای ساخته شده تایید شدند. غشاهای ساخته شده با درصد وزنی 5/0 درصد با مقادیر 1/47 و 8/43 L/M2h به ترتیب برای نانوفیلرهای PMO-PPD و CQDs شار بالاتری به نسبت غشاء فاقد نانوفیلر (PES Bare) با مقدار 6/17 L/M2h داشتند و آب‌دوستی بهتر این نانوفیلرها را نشان می‌دهد. پارامترهای ضدگرفتگی مشخص کردند که هر دو نانوفیلر خصوصیات ضدگرفتگی غشاء را بهبود بخشیدند. میزان حذف آلاینده‌ها برای غشاهای Bare PES (5/21 درصد NaCl، 5/61 درصد MO و 2/63 درصد Pb)، PES-PMO-PPD 0.5 wt.% (8/24 درصد NaCl، 2/85 درصد MO و 1/71 درصد Pb) و PES-CQDs 0.5 wt.% (93/27 درصد NaCl، 93/72 درصد MO و 76/89 درصد Pb) بودند. که درصد حذف آلاینده‌ها در غشاهای دارای نانوفیلر بیشتر از PES Bare بوده است. متفاوت بودن خصوصیات شار، ضدگرفتگی و حذف آلاینده‌ها از پساب برای مقایسه نانوفیلرهای PMO-PPD و CQDs، به دلیل تفاوت در نوع گروه‌های عاملی موجود در این دو نانوفیلر بوده است. نتایج نشان دادند که غشاهای ساخته شده برای فناوری نانوفیلتراسیون در جهت بهبود شار و حذف آلاینده‌ها از پساب بسیار کارآمد بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Fabrication of nanofiltration membranes based on polyethersulfone and modified with silica and carbon nanofillers to increase the efficiency of flux and removal of pollutants from wastewater

نویسندگان [English]

  • Afsaneh Shahbazi 1
  • Farzad Mehrjo 2
  • Alireza Pourkhabbaz 3
1 SBU
2 Environmental, Faculty of Environmental and Natural Resources, University of Birjand, Birjand, Iran.
3 Environmental, Faculty of Environmental and Natural Resources, University of Birjand, Birjand, Iran.
چکیده [English]

Nanofiltration technology is a type of pressure-based membrane process that has been considered due to its cost and environmental compatible to remove organic dyes, heavy metals, and salts from wastewater. In this study, nanofillers of PMO-PPD silica and carbon CQDs used in the fabrication of membranes to compare their efficiency in the nanofiltration system. By successful analysis of FE-SEM, TEM, XRD, FTIR, contact angle, porosity, and measurement of pore radius, the successful synthesis of nanofillers and their presence in the fabricated membranes were confirmed. Fabricated membranes with a weight percentage of 0.5% with values of 47.1 and 43.8 L/M2h for PMO-PPD and CQDs nanofillers, respectively, higher flux than membrane without nanofillers (PES Bare) with a value of 17.6 L/M2h and show better hydrophilicity of these nanofillers. Antifouling parameters showed that both nanofillers improved the antifouling properties of the membrane. Removal of pollutants were for the membranes of Bare PES (21.5% NaCl, 61.5% MO, and 63.2% Pb), PES-PMO-PPD 0.5 wt.% (24.8% NaCl, 85.2% MO, and 1 71.1% Pb), and PES-CQDs were 0.5 wt.% (27.93% NaCl, 72.93% MO, and 89.76% Pb). The percentage of pollutants removal in nanofiller membranes was higher than PES Bare. The different characteristics of flux, antifouling, and removal of pollutants from the wastewater for comparison of PMO-PPD and CQDs nanofillers were due to the difference in the type of functional groups in these two nanofillers. The results showed that the fabricated membranes for nanofiltration technology were very effective in improving the flux and removing pollutants from the wastewater.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Technology
  • Flux
  • PMO-PPD
  • CQDs
  • Antifouling