ساخت غشای اسمز مستقیم ماتریس ترکیبی الیاف میان‌تهی پلی سولفون-دی‌اکسید تیتانیوم برای نمک‌زدایی از آب

با افزایش سریع جمعیت جهان، تقاضای آب افزایش یافته و نشان می‌دهد که بحران آب در آینده جدی‌تر می‌شود. بنابراین نمک‌زدایی از آب نقش مهمی در حل بحران آب ایفا می‌کند. در این پژوهش غشاهای الیاف میان‌تهی پلی‌سولفون با استفاده از غلظت‌های مختلف نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به‌روش جدایش فازی ساخته شدند و یک لایه نازک پلی‌آمیدی به روش پلاریزاسیون سطحی بر روی سطح خارجی آنها ساخته شد. ساختار و مشخصات غشاها بررسی شدند و از آنها برای نمک‌زدایی از آب در فرایند اسمز مستقیم استفاده شد. نتایج فرایند اسمز مستقیم نشان داد که شار عبور آب غشای ساخته شده بدون استفاده از نانوذرات l.m^-2.h^-1 15.5 است که با اضافه کردن 0.5 درصد وزنی نانوذرات به ساختار غشا، شار عبور آب با حدود 103 درصد افزایش به l.m^-2.h^-1 31.4 رسیده است. با افزایش غلظت نانوذرات به 1 درصد وزنی شار عبور آب نسبت به غشای ساخته شده با 0.5 درصد وزنی حدود 20 درصد کاهش یافته و به l.m^-2.h^-1 1.26 رسید. شار نفوذ معکوس نمک غشای ساخته شده بدون نانوذراتg.m^-2.h^-1 3.6 است که با اضافه کردن 0.5 درصد وزنی نانوذرات به مقدارg.m^-2.h^-1 7.3 کاهش یافت. با افزودن 1 درصد وزنی نانوذرات شار نفوذ معکوس نمک غشا به مقدارg.m^-2.h^-1 1.3 کاهش یافت. به‌طور کلی می‌توان نتیجه گرفت که غشای ماتریس ترکیبی الیاف میان‌تهی ساخته شده با 0.5 درصد وزنی دی‌اکسید تیتانیوم دارای ساختار و مشخصاتی مناسب برای استفاده در فرایند اسمز مستقیم برای نمک‌زدایی از آب است.

Fabrication of Forward Osmosis Polysulfone-TiO2 Hollow Fiber Mixed Matrix Membrane for Desalination

With the rapid growth of the world’s population, water demand is increasing, indicating that the water crisis will become more serious in the future. Therefore, water desalination plays an important role in resolving the water crisis. In this study, polysulfone hollow fiber membranes were fabricated using different concentrations of TiO2 nanoparticles via phase inversion method and then, a thin polyamide layer was formed on the outer surface of membranes. The structure and characteristics of membranes were studied and they were used for desalination in forward osmosis process. The results of forward osmosis process indicated that, the water flux of fabricated membrane without nanoparticles was 15.5 L.m2.h1 that increased about 103% and reached to 31.4 L.m2.h1 by addition of 0.5 wt.% nanoparticles. By increasing the nanoparticles concentration to 1 wt.% the water flux decreased about 20% comparing the fabricated membrane using 0.5 wt.% and reached 26.1 L.m2.h1. The reverse solute flux of fabricated membrane without nanoparticles was 6.3 g.m2.h1 that decreased to 3.7 g.m2.h1 by addition of 0.5 wt.% nanoparticles. By addition of 1 wt.% nanoparticles the reverse solute flux decreased to 3.1 g.m2.h1. In general, it can be concluded that the hollow fiber mixed matrix membrane fabricated using 0.5 wt.% TiO2 has a suitable structure and properties for use in forward osmosis process for desalination.