عنوان

بهبود خواص ساختاري و عملکردي غشاي پلی وینیل کلراید در فرايند تصفيه آب با استفاده از نانوذرات کربنات کلسیم

شماره

۴۸۷۳پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

عنوان اصلي

بهبود خواص ساختاري و عملکردي غشاي پلی وینیل کلراید در فرايند تصفيه آب با استفاده از نانوذرات کربنات کلسیم

نام عام مواد

[پایان نامه]

نام نخستين پديدآور

علی طافی زارع

نام ناشر، پخش کننده و غيره

صنعتی سهند

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۷۶ص.

ساير جزييات

مصور، جدول، نمودار

مواد همراه اثر

CD

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی شیمی- پدیده‌های انتقال

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۱۱/۰۱

متن يادداشت

با توجه به توسعه استفاده از فناوری غشایی در صنایع مختلف به‌ویژه تصفیه آب و پساب، در چند سال اخیر توجه ویژه‌ای به استفاده از این فناوری شده است. غشاهای پلیمری در حال حاضر به‌دلیل مزایایی مانند: قیمت پایین‌تر نسبت به غشاهای دیگر، پایداری شیمیایی و فیزیکی خوب و ...، نگاه‌های بسیاری از محققان را به خود جلب کرده‌اند. در اين بين، استفاده از پليمر پلي‌وينيل کلرايد (PVC) براي ساخت غشا با توجه به ويژگي‌هاي منحصر به فرد و قيمت بسيار پايين آن در مقايسه با ديگر پليمرها، از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در تحقیق حاضر، غشاهای پلی‌ وینیل کلراید (PVC) محتوی درصدهای وزنی مختلفی از کلسیم کربنات (CaCO3) و کلسیم اکسید (CaO) با استفاده از روش وارونگی فاز در حضور ضد حلال ساخته شدند. به‌منظور بررسی تاثیر افزودن نانو‌ذرات کلسیم کربنات و کلسیم اکسید در ماتریس غشاهای PVC آنالیزهای: میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX)، Elemental Mapping، تعیین میانگین قطر حفرات غشا، اندازه‌گیری زاویه تماس آب، میزان تخلخل غشا، فلاکس آب عبوری گرفته شد. همچنین فیلتراسیون هیومیک اسید (HA) و میزان پس‌زنی غشاها نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از تصاویر FE-SEM نشان‌دهنده تغییر قطر حفرات غشا در غشاهای اصلاح‌شده با CaO نسبت به CaCO3 است. که به‌دلیل واکنش کلسیم اکسید با آب و تشکیل Ca(OH)2 در سطح غشا ارزیابی می‌شود. غشاهای نانوکامپوزیتی ساخته‌شده سطح آب‌دوستی‌تری داشته و زاویه تماس آب از °81 برای غشای خالص PVC به° 7/70 و° 6/73برای غشاهای اصلاح‌شده با CaCO3 و CaO در درصدهای وزنی بهینه رسیده است. شار آب خالص نیز با افزایش زاویه تماس و تخلخل غشاها افزایش یافت و از 362 (L/m2.h) برای غشای اصلاح‌نشده به 726 (L/m2.h) برای غشای اصلاح‌شده با 10 درصد وزنی از CaCO3 رسید. همچنین حضور درصد وزنی‌های بهینه از نانوذرات در ساختار غشا خاصیت ضدگرفتگی آن‌ها را به‌خوبی افزایش داد. به‌منظور بهبود شرایط عملیاتی پس‌زنی هیومیک اسید در غشاهای PVC-CaO که دارای میانگین قطر حفرات بالا بودند از فرایند انعقاد با استفاده از آلمینیوم کلراید استفاده شد. که درنتیجه آن میزان پس‌زنی هیومیک اسید به % 6/98 افزایش یافت. نتایج مربوط به مدل سازی گرفتگی غشاها با استفاده از مدل کلاسیک نشان داد، سازوکار غالب گرفتگی تمامی غشاها از نوع تشکیل کیک است. درنهایت، غشاهای نانوکامپوزیتی PVC/CaCO3 و PVC/CaO به‌دلیل قیمت پایین، عبوردهی مناسب و خواص ضدگرفتگی بهبود یافته می‌توانند گزینه مناسبی برای پیش‌تصفیه و یا تصفیه در زمینه آب و فاضلاب باشند.

متن يادداشت

Due to development of the membrane technology in various industries, especially water and wastewater treatment, special attention has been paid to the use of this technology in the recent years. Currently, polymer membranes have attracted the attention of many researchers due to advantages lower price compared to other membranes, good chemical and physical stability and etc. Meanwhile, the use of polyvinyl chloride polymer (PVC) membrane fabrication is of special importance because of its unique features and its very low price compared to other polymers. In the present research, polyvinyl chloride (PVC) membranes containing different weight percentages of calcium carbonate (CaCO3) and calcium oxide (CaO) were made using the phase inversion method. In order to investigate the effect of adding calcium carbonate and calcium oxide nanoparticles into the PVC membranes, a set of analyses including FE-SEM, EDX, elemental mapping, membrane pores size, water contact angle, porosity and water flux was taken. Humic acid (HA) filtration and membrane rejection rate were also evaluated. The results of the FE-SEM images showed the change in the membrane pores size in the presence of CaO compared to CaCO3, which is due to the reaction of calcium oxide with water resulting formation of Ca(OH)2 on the membrane surface. The fabricated nanocomposite membranes had a more hydrophilic surface and the water contact angle decreased from 81° for the pure PVC to 70.7° and 73.6° for the membranes modified with CaCO3 and CaO in optimal weight percentages. Pure water flux also increased with the increase of hydrophilicity and porosity of the membranes and reached from 362 (L/m2.h) for the unmodified membrane to 726 (L/m2.h) for the modified membrane with 10% wt. CaCO3. Also, the presence of optimal weight percentage of nanoparticles in the membrane structure increased their anti fouling properties. In order to improve the operating conditions of humic acid removal via PVC-CaO membranes with higher pores size, the coagulation process with aluminum chloride was used. As a result, the amount of humic acid rejection increased to 98.6%. The results obtained from analysis of membrane fouling mechanisms using classical model showed that the dominant mechanism of all membrane fouling is cake formation. Finally, it can be said that PVC/CaCO3 and PVC/CaO nanocomposite membranes can be a suitable option for pre-treatment or treatment in the field of water and wastewater due to their low price, good permeability and improved anti-fouling properties.

عنوان گونه گون

Improving the structural and operational properties of polyvinyl chloride membrane in water treatment process by using calcium carbonate nanoparticles

موضوع مستند نشده

غشای پلی‌وینیل کلراید

موضوع مستند نشده

کلسیم کربنات

موضوع مستند نشده

کلسیم اکسید

موضوع مستند نشده

هیومیک اسید

اصطلاح موضوعی

غشای پلی‌وینیل کلراید، کلسیم کربنات، کلسیم اکسید، فیلتراسیون، هیومیک اسید

اصطلاح موضوعی

Polyvinyl chloride membrane, Calcium carbonate, Calcium oxide, Filtration, Humic acid

مستند نام اشخاص تاييد نشده

طافی زارع، علی

عنصر شناسه اي

اکبری

عنصر شناسه اي

رضایی

ساير عناصر نام

، علی

ساير عناصر نام

، مصطفی

کد نقش

استاد راهنما

کد نقش

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

صنعتی سهند

کشور

ایران

سازمان

دانشگاه صنعتی سهند

شماره بازیابی

شیمی، ۲۱۰۹۸، ۱۴۰۱

فرمت انتشار

p

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y