حذف همزمان یون‌های فلز مس و سرب از آب‌های آلوده با استفاده از غشاء پلیمری اصلاح شده با نانو ذرات سیلیس آمورف

مقدمه:فلزات سنگین یکی از مهمترین معضلات آلودگی آب در مشکلات زیست محیطی به شمار می‌آیند. روش‌های گوناگونی جهت حذف این آلودگی‌ها وجود دارد که یکی از بهترین روش‌ها در این زمینه فرآیند‌های غشایی است. هدف از این پژوهش حذف فلزات سنگین به علت سمی بودن و داشتن مضررات فراوان بر سلامت موجودات زنده و محیط زیست می‌باشد. به این منظور از غشاء‌های پلیمری اصلاح شده استفاده شد، که بتواند درصد زیادی از یون‌های دو فلز مس و سرب حل شده در آب را به طور همزمان حذف نماید.مواد و روش ها: در این پژوهش از پلیمر پلی اتر سولفون، حلال ان-ان دی متیل استامید و نانو ذرات سیلیس آمورف به عنوان اصلاح‌گر استفاده شد. پارامتر‌های آزمایش، درصد وزنی پلیمر(14-18-22درصد)، درصد وزنی نانو ذرات (0.0- 1.0- 2.0 درصد وزنی پلیمر) و فشار (22-17- بار) انتخاب شد.نتایج و بحث: از غشاء‌های تهیه شده تست‌های طیف سنجی انتقال فوریه مادون قرمز (ftir)، عکس الکترونی روبشی (sem) و آنالیز گرماسنجی (tga)، انجام شد. در آنالیز ftir پیک‌های مربوط به گروه‌های عاملی مشخص گردید. با بررسی تست sem، حضور نانو ذرات سیلیس در غشاء پلیمری مشخص گردید و آنالیز tga در غشاء اصلاح شده افزایش مقاومت گرمایی غشاء‌ها را تایید کرد.نتیجه گیری: فناوری غشایی به واسطه کم بودن اثر مخرب آن بر محیط‌زیست و نیز کم بودن هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری در مقیاس وسیع در صنایع تصفیه آب و پساب‌های مختلف و حذف آلودگی‌ها توجه محققین را به خود جلب کرده است. طبق نتایج حاصل شده از تست tga مشخص شد که غشاء اصلاح شده با نانو ذرات سیلیس باعث تاخیر بیشتر در زمان تخریب می‌شود، همچنین مقاومت حرارتی غشاء‌های اصلاح شده با نانو ذرات سیلیس بیشتر افزایش می‌یابد در نتیجه حضور نانو ذرات سیلیس پایداری غشاء را بیشتر می‌کند. طبق مقایسه و بررسی تست ft-ir مربوط به نانو ذرات خالص، غشاء پلیمری خالص و غشاء‌های همراه با نانو ذرات، علاوه بر مشخص شدن پیک‌های گروه عاملی پلیمر پلی اتر سولفون، حضور پیک نانو ذرات سیلیس در غشاء‌های اصلاح شده نیز مشخص شد که وجود نانو ذرات سیلیس درون غشاء‌های پلیمری پلی اتر سولفون تثبیت شد.

simultaneous removal of copper and lead metal ions from polluted water using polymer membrane modified with amorphous silica nanoparticles

heavy metals are one of the main water pollution in environmental problems. there are various methods to remove these pollutions, one of the best methods in this field is membrane processes. the purpose of this research is to remove heavy metals because they are toxic and have many harmful effects on the health of living organisms and the environment. for this purpose, modified polymer membranes were used, which can remove a large percentage of copper and lead ions dissolved in water at the same time. in this research, polyether sulfone polymer, n-dimethylacetamide solvent and amorphous silica nanoparticles were used as modifiers. the parameters of the experiment were polymer weight percentage (22-18-14%), nanoparticles weight percentage (0.0-0.1-0.2 weight percent of polymer) and pressure (12-17-22 bar).the optimal conditions obtained were 22% polymer membrane, 2% additives at 12 bar pressure, and the result of the test in these conditions was the removal of 74% and 82% of lead and copper, respectively. from the prepared membranes, fourier transmission infrared spectroscopy (ftir), scanning electron photography (sem) and thermometric analysis (tga) tests were performed. in ftir analysis, peaks related to functional groups were determined. by examining the sem test, the presence of silica nanoparticles in the polymer membrane was determined, and the tga analysis in the modified membrane confirmed the increase in the thermal resistance of the membranes. according to the results obtained from the tga test, it was found that the membrane modified with silica nanoparticles causes more delay in the degradation time, and the thermal resistance of the membranes modified with silica nanoparticles increases more, as a result, the presence of silica nanoparticles increases the stability of the membrane. according to the comparison and examination of the ft-ir test related to pure nanoparticles, pure polymer membrane and membranes with nanoparticles, in addition to identifying the peaks of the functional group of polyether sulfone polymer, the presence of the peak of silica nanoparticles in the modified membranes was also determined. that the presence of silica nanoparticles inside polyether sulfone polymer membranes was established.