اصلاح خواص ساختاری غشاهای نانوکامپوزیتی برای بهبود جداسازی رنگینه از پساب‌های نساجی

فرضیه: خواص سطحی و ساختاری غشا از موثرترین عوامل بر عملکرد فیلترکردن آن است. نانوساختارها به‌عنوان مهم‌ترین اصلاح ‌کننده‌های غشاهای پلیمری در سال‌های اخیر مطرح بوده‌اند. در این پژوهش، به منظور بهبود چیدمان نانوذرات زیرکونیا در بستر غشاهای فرافیلترکردن پلی‌سولفون، گروه عاملی سولفات و کربوکسیلیک بر سطح این نانوذرات پوشش داده شدند. سپس ساختار و رفتار غشاهای نانوکامپوزیتی با غشای خام مقایسه شدروش‌ها: نانوذرات zro2، وzrcooh و zrso4 به بستر غشای پلی‌سولفون (psf) افزوده شده و عملکرد فیلترکردن غشاهای نانوکامپوزیتی در تصفیه پساب نساجی بررسی شد. بدین منظور آزمون‌های pzc ،edx ،sem ،afm زاویه تماس، تخلخل‌سنجی، اندازه گیری گرانروی‌سنجی، بازیابی شار و جداسازی رنگینه انجام شد.یافته‌ها: نتایج آزمون ph نقطه بار صفر (pzc) نشان داد، بار سطحی غشا با وجود نانوذرات zro2 و zrcooh، مثبت و با وجود نانوذرات zrso4، خنثی است. تصاویر sem نشان داد، وجود نانوذرات zrcooh به تخلخل بیشتر و اندازه کوچک‌تر نانوذرات و نانوذرات zrso4 به تخلخل کمتر و اندازه بزرگ‌تر نانوذرات منجر می‌شود. نتایج آزمون‌های afm و edx نشان داد، وجود گروه عاملی موجب چیدمان نانوذرات در لایه سطحی غشا می‌شود و اثربخشی آن‌ها را در بهبود خواص سطحی غشا تقویت می‌کند. طراحی آزمون‌ها در این پژوهش به روش سطح پاسخ (rsm) انجام شد و تحلیل واریانس برای آزمون تخلخل و زاویه تماس نشان داد، مهم‌ترین عامل موثر در تخلخل و زاویه تماس مقدار غلظت نانوذره است، به‌طوری که در غلظت %13 پلیمر با افزایش از %0 تا %2 نانوذرات zro2، وzrcooh و zrso4 به ترتیب مقدار تخلخل 5، 12.19 و %24 و مقدار زاویه تماس 18، 22 و %19، کاهش می‌یابد. نتایج تحلیل واریانس جداسازی رنگینه نشان داد، عامل غلظت پلیمر موثرتر از عامل غلظت نانوذرات در جداسازی رنگینه است. همچنین، افزایش بازیابی شار از 0 تا %2 نانوذرات در غلظت %13 پلیمر برای نانوذرات zro2، وzrcooh و zrso4 به ترتیب 15، 25 و %45 بود.

Modification of Structural Properties of Nanocomposite Membranes for Improving Dye Separation from Textile Effluents

Hypothesis: Surface and structural modification of membranes in order to improve their filtration properties have been one of the vast research areas in the field of membranes in recent years. Nanomaterials are most widely used for modifying the surface and structure of the membranes. In this study, carboxylic acid and sulfate carboxylic groups were deposited on the surface of zirconia nanoparticles in order to improve their arrangement within the membrane matrix. Then, the structure and behavior of the nanocomposite membrane was compared with those of raw membrane.Methods: ZrO2, ZrCOOH and ZrSO4 nanoparticles were added to the polysulfone (PSf) membrane substrate, and the effect of the surface, structural and filtration properties of raw and nanocomposite membranes were compared in relation to their textile wastewater treatment performance. For this purpose, PZC, EDX, SEM, AFM, CA and porosity analysis as well as viscosity, flux recovery and dye rejection measurement were performed.Findings: The results of analyses showed that the presence of ZrCOOH nanoparticles led to greater finger pores, smaller size of the nanoparticles, and the presence of ZrSO4 nanoparticles led to fewer finger pores, less porosity and larger nanoparticle size. The presence of the functional groups increased the number of nanoparticles in the skin layer of the membrane and improved the membrane surface properties. Analysis of variance obtained using RSM method for porosity and contact angle data showed that the most effective factor on porosity and contact angle is nanoparticles concentration. By increasing the concentration of ZrO2, ZrCOOH and ZrSO4 nanoparticles from 0 to 2 wt%, the flux recovery was increased by 15, 25 and 45%.