اثر نقاط کوانتومی اکسید گرافن عامل‌دار شده با اسید سولفونیک بر عملکرد نمک‌زدایی غشای نانوفیلتراسیون کامپوزیتی لایه نازک

در این مطالعه، غشاهای نانوفیلتراسیون چندسازه ی لایه نازک (tfc/nf) به‌روش پلیمریزاسیون سطحی بین مونومرهای پیپرازین، تری‌مزوﺋﯾل کلرید و نقاط کوانتومی اکسید گرافن (goqd) یا goqd عامل‌دار شده با اسید سولفونیک (so3h) به‌عنوان اصلاح کننده‌های آب‌دوست تهیه شدند. ریخت‌شناسی سطح و آب‌دوستی غشاهای تهیه شده به‌ترتیب با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fe sem) و اندازه‌گیری زاویه تماس آب مورد مطالعه قرار گرفتند. آنالیزها سطح زبر با آب‌دوستی بیشتری را برای غشاهای اصلاح‌شده در مقایسه با غشای tfc خالص نمایش دادند. همچنین، عملکرد جداسازی غشاها با استفاده از سیستم فیلتراسیون جریان متقاطع برای محلول‌های نمک مختلف مورد بررسی قرار گرفت. غشای نانوفیلتراسیون اصلاح شده با 0/006 درصد وزنی goqd، بهترین عملکرد جداسازی را برای دو نمک na2so4 و nacl به‌ترتیب 94/3٪ و 38/2٪ نشان داد. در مقابل، بیشترین شار عبور آب برای دو نمک ذکر شده در بالا به‌ترتیب l/m^2 h  60/1 و l/m^2 h 63/1 برای غشای نانوفیلتراسیون اصلاح شده با 0/004 درصد وزنی  goqdبه‌دست آمد. مقاومت در برابر رسوب غشاها نیز با استفاده از پروﺗﺋﻳﻦ آلبومین سرم گاوی (bsa) به‌عنوان عامل رسوب کننده، بر اساس کاهش شار آب در طول فرایند فیلتراسیون مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از بهینه‌سازی غشای نانوفیلتراسیون با goqd، غشای اصلاح شده با goqd so3h با درصد وزنی مشابه نیز ساخته شد و مشخص شد که وجود goqd so3h در لایه پلی آمید، خاصیت ضد گرفتگی غشا را نسبت به غشای tfc خالص و غشای حاوی goqd بهبود می‌بخشد. در مجموع، این مطالعه نشان می‌دهد که عملکرد جداسازی غشاهای نانوفیلتراسیون را می‌توان به‌طور موثری از طریق تنظیم گروه‌های عاملی مختلف بر سطح goqd تغییر داد.

effect of so3h-functionalized graphene oxide quantum dots on the desalination performance of the thin film composite nanofiltration membrane

in this study thin film composite nanofiltration (tfc/nf) membranes was prepared by interfacial polymerization between piperazine and trimesoyl chloride monomers and goqd or so3h functionalized goqd as a hydrophilic modifier. the surface morphology and hydrophilicity of the prepared nf membranes were studied by field emission scanning electron microscopy (fesem) and water contact angle measurements, respectively. the analyses showed the rough surface and the higher hydrophilicity of the modified membranes. also, the separation performance of the membranes was investigated by cross flow filtration system using different salt solutions. the nf membrane modified with 0.006 wt% goqd presented the best separation performance of 38.2% and 94.3% for two salts of nacl and na2so4, respectively. by contrast, the highest water flux for the two salts mentioned above was obtained 60.1 l/m2 h and 63.1 l/m2 h, respectively, for the modified nanofiltration membrane with 0.004 wt% goqd.the fouling resistance of the membranes was also evaluated using borine serum albumin (bsa) protein as a fouling agent, based on the water flux decline during the filtration process. after optimizing the nanofiltration membrane with goqd, a membrane modified with goqd so3h with the same weight percentage was fabricated and it was found that the presence of goqd so3h in the polyamide layer improves anti fouling properties of the membrane compared to the pure tfc membrane and membrane containing goqd. collectively, this study reveals that the separation performance of nanofiltration membranes can be effectively modulated through tuning the various functional groups on the goqd surface.