ساخت غشای تبادل کاتیونی ناهمگن لایه‌نازک با استفاده از لایه نانوکامپوزیتی کیتوسان دارای نانوذرات مس اکسید

فرضیه: در این پژوهش، سطح غشای تبادل کاتیونی ناهمگن، با استفاده از لایه نانوکامپوزیتی کیتوسان دارای نانوذرات مس اکسید به‌منظور استفاده در فرایند الکترودیالیز اصلاح شد. اثر لایه سطحی ایجادشده بر ساختار، خواص انتقالی، جداسازی و ضدباکتریایی غشاها بررسی شد.روش‌ها: غشاهای دولایه با روش پوشش‌دهی غرقه‌ای تهیه شدند. آزمون‌های میکروسکوپی الکترونی پویشی (sem)، پراش‌سنجی پرتو‌ xو (xrd)، طیف‌نمایی زیرقرمز تبدیل فوریه (ftir) به‌همراه آزمون‌های مقاومت الکتریکی، شار یون، حذف فلزات سنگین، محتوای آب، زاویه تماس و عملکرد ضدباکتریایی برای ارزیابی غشاها به‌کار گرفته شدند.یافته‌ها: نتایج آزمون پراش پرتو‌ x و طیف زیرقرمز تبدیل فوریه تشکیل لایه نانوکامپوزیتی کیتوسان-نانوذرات مس اکسید را روی سطح غشای پایه تایید کرد. تصاویر میکروسکوپی الکترونی پویشی تشکیل لایه نسبتاَ یکنواختی را روی سطح غشاهای اصلاح‌شده نشان داد. مقدار محتوای آب غشاهای دولایه نسبت به غشای پایه روندی افزایشی داشت. در حالی که نتایج افزایشی زاویه تماس، حاکی از افزایش مقدار زبری سطح غشاها بود. مقاومت الکتریکی غشاهای دولایه ابتدا با به‌کاگیری نانوذرات مس اکسید در لایه سطحی تا %46 کاهش یافت و این در حالی است که شار یون تک‌ظرفیتی حدود %50 و نیز شار دوظرفیتی برای فلزات سنگین تا بیش از %300 افزایش یافت. اما در غلظت‌های بیشتر نانوذرات مس اکسید در لایه سطحی، مقاومت الکتریکی غشاها دوباره افزایش یافت و شار غشاها روندی کاهشی نشان داد. غشاهای دولایه نانوکامپوزیتی قابلیت زیادی در حذف یون‌های فلز سنگین مس و نیز عملکرد ضدباکتریایی مناسبی در برابر escherichia coli نشان دادند. از بین نمونه‌های تهیه‌شده غشای دولایه دارای %0.001 وزنی نانوذرات مس اکسید عملکرد بهتری نسبت به غشای پایه و سایر غشاهای اصلاح‌شده نشان داد.

fabrication of thin film heterogeneous cation exchange membrane in chitosan nanocomposite layer with copper oxide nanoparticles

hypothesis: the surface modification of a heterogeneous cation exchange membrane was carried out through a chitosan nanocomposite layer containing copper oxide nanoparticles in an electrodialysis process. the effect of the formed surface layer on the structure and transfer, separation and antibacterial properties of the membranes was investigated.   methods: double layer membranes were produced by dip-coating method. scanning electron microscopy (sem), x-ray diffractometry (xrd) and fourier transform infrared spectroscopy (ftir-atr), electrical resistance, ionic flux, ability to remove heavy metal ions, water content, water contact angle and antibacterial experiments were employed to examine the membranes.findings: the edx and ftir results confirmed the formation of chitosan-copper oxide nanocomposite layer on the surface of pristine membrane. the sem images also showed the formation of a uniform layer on the modified membranes. the amount of water content for double-layer membranes showed an increasing trend compared to pristine membranes, although the contact angle results proved an increase in surface roughness for double-layer membranes. the results of ionic properties also showed that the electrical resistances of double-layer membranes decreased to 46% initially by utilizing cuo nanoparticles in the surface layer, whereas the monovalent ionic flux and bivalent flux for heavy metals were enhanced by 50% and >300%, respectively. at high ratios of cuo nanoparticles in the surface layer, the electrical resistance of membranes increased again and the flux showed a decreasing trend. double-layer nanocomposite membranes showed a high ability to remove copper heavy metal ions and their antibacterial performance was suitable against escherichia coli. among the prepared membranes, the double-layer membrane containing 0.001% (by weight) copper oxide nanoparticles showed better performance compared to a pristine and other modified membranes.