اصلاح سطح غشای نانوفیلتراسیون پلی‌آمید با پوشش نانوذرات اکسیدگرافن برای حذف فلز سنگین کبالت از پساب‌های صنعتی

استفاده از نانوذرات آبدوست برای اصلاح سطح غشا، از جمله روش‌های مناسب به‌منظور بهبود خواص غشاهای فیلم نازک کامپوزیتی به‌ویژه در زمینه حذف فلزات سنگین از محیط‌های آبی است. در این پژوهش غشای نانوفیلتراسیون پلی‌آمیدی فیلم نازک با زیرلایه متخلخل پلی‌سولفون به‌روش پلیمریزاسیون بین سطحی تری‌مسویل کلراید و پیپرازین تهیه شد. به منظور اصلاح سطح غشاها و ساخت غشای جدید نانوکامپوزیت فیلم نازک به‌روش پوشش‌دهی، نانوذرات اکسید گرافن اصلاح شده با 3 آمینو پروپیل تری‌اتوکسی سیلان درون محلول 1 اتیل 3 – (3 – دی‌متیل آمینو پروپیل‌کربودی ایمید هیدرو کلراید) به‌عنوان فعال‌کننده گروه‌های عاملی پراکنده و سپس به‌روش پوشش‌دهی بر روی سطح غشای پلی‌آمیدی لایه نشانی شد. ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‌سنجی مادون قرمز، زاویه تماس آب و آبدوستی به‌منظور بررسی ساختار، مورفولوژی و همچنین تست‌های اندازه‌گیری شار آب و میزان پس‌زنی برای بررسی عملکرد و کارایی غشاهای سنتز شده در سیستم فیلتراسیون، ارزیابی شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت نانوذرات منجر به بهبود خاصیت آبدوستی سطح غشاهای نانوکامپوزیت نسبت به غشای خالص می‌شود. نتایج عملکردی و فیلتراسیون غشایی نشان داد که مقدار شار آب خالص غشاهای ساخته شده، با افزایش غلظت نانوذرات اکسید گرافن افزایش می‌یابد، به‌طوری که مقدار آن از حدود l/m2.h 42 برای غشای خالص تا l/m2.h 95 برای غشای محتوی 0.1درصد وزنی اکسید گرافن افزایش یافت. این روند نشان‌دهنده اثر مثبت نانوذرات بر گذردهی آب غشاها بود. علاوه بر این میزان پس‌زنی فلز سنگین کبالت با تغییر ph از 3 تا 8 برای همه نمونه‌های غشایی روند صعودی داشت، به‌طوری که غشایtfn3، بیشترین میزان پس‌زنی (98 درصد) فلز سنگین را نسبت به غشاهای دیگر داشت. این درحالی است که مقدار شار عبوری با تغییر ph و افزایش غلظت نانوذرات، روند کاهشی داشت. از‌این‌رو می‌توان، این روش را به‌عنوان یک روش جدید و موثر در زمینه حذف فلزات سنگین، استفاده کرد.

modification of polyamide nanofiltration membrane by coating graphene oxide nanoparticles for cobalt heavy metal removal from industrial wastewater

the application of hydrophilic nanoparticles to modify the surface of the membrane is one of the suitable approaches to improve the properties of thinfilm composite membranes, particularly for the removal of heavy metals from aqueous environments. in this research, a thinfilm polyamide nanofiltration membrane with porous polysulfone substrate was prepared by tmc and pip interfacial polymerization technique. to modify the surface of tfc membranes and produce new tfn membranes by a nanoparticle coating method, graphene oxide nanoparticles modified with 3aminopropyltriethoxysilane were dispersed in edc solution as an activator of functional groups, and then were layered by coating the surface of the polyamide membrane. physicochemical features using scanning electron microscopy, fourier transform infrared, water contact angle, and hydrophilicity to assess structure, morphology as well as tests of water flux and rejection rate were evaluated to estimate the performance and efficiency of the synthesized membranes in the filtration system. the findings indicated that increasing the concentration of nanoparticles improves the hydrophilicity nanocomposite membranes compared to neat tfc membranes. functional results and membrane filtration indicated that the amount of neat water permeability of the fabricated membranes increases with increasing concentration of graphene oxide nanoparticles from about 42 l/m2.h for tfc membrane to 95 l/m2.h for the membrane containing 0.1 weight percent of graphene oxide. this trend shows the positive effect of nanoparticles on membrane water permeability. furthermore, the rejection of cobalt heavy metal with increasing ph from 3 to 8 for all membrane samples has an upward trend, so that tfn3 membrane has the highest rate of rejection (98%) of heavy metal compared to other membranes while the amount of flux with changing ph and increasing the concentration of nanoparticles, has a decreasing trend. so, this technique can be applied as a new and effective method for the removal of heavy metals.