بهبود عملکرد فیلترها با نانوذرات توسط محققان دانشگاهی

محققان دانشگاه خوارزمی به منظور افزایش بازده و طول عمر غشاهای پلیمری و همچنین کاهش هزینه‌ی فرایندهای جداسازی، اقدام به بررسی تأثیر استفاده از نانوذرات کردند.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، دکتر وحید وطن‌پور، عضو هیأت علمی دانشگاه خوارزمی و محقق طرح با بیان این که غشاهای پلیمری در صنایع تصفیه‌ی آب، تغلیظ شیر و شفاف‌سازی آبمیوه‌ها استفاده می‌شوند، اظهار کرد: فرایند جداسازی به کمک فیلترها علاوه‌ بر بازده بالا، هزینه‌ی عملیاتی کمی دارد. از این رو شاهد استفاده‌ی گسترده‌ی این تجهیزات در صنایع مختلف هستیم. در ساخت این فیلترها، از پلیمرهای متنوعی نظیر پلی اترسولفون و پلی‌وینیلیدن فلورید استفاده می‌شود.

وی ادامه داد: یکی از پلیمرهای کم هزینه با مقاومت مکانیکی و شیمیایی مناسب، پلیمر پلی‌وینیل کلرید است. البته در میان گریدهای مختلف آن پلی وینیل کلرید امولسیونی (EPVC) گزینه مناسب‌تری جهت ساخت فیلترها محسوب می‌شود.

وطن‌پور خاطرنشان کرد: هدف از انجام این تحقیق، کاهش گرفتگی غشای الترافیلتراسیون از جنس پلی وینیل کلرید امولسیونی با استفاده از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم (TiO2) بوده است.

وطن‌پور، درباره نتایج این طرح گفت: در این طرح، از یک پلیمر ارزان که ساخت ایران است، برای تولید غشا استفاده شده که خصلت آن با نانوذره بهبود یافته است. کاهش گرفتگی و افزایش طول عمر غشا و همچنین افزایش راندمان فرایند از جمله نتایج به‌ دست آمده در پی استفاده از نانوذرات بوده است.

عضو هیأت علمی دانشگاه خوارزمی در ادامه افزود: مشکل پلیمر پلی وینیل کلرید امولسیونی در مقایسه با پلیمرهای خارجی استفاده شده مثل پلی اترسولفون، آب گریز‌تر بودن آن است. استفاده از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم موجب افزایش آب‌دوستی غشای سنتزی شده و کاهش چسبیدن مواد آلی به سطح غشا و مسدود کردن حفرات آن را سبب می‌شود. در نتیجه افزودن نانوذره باعث افزایش تخلخل و افزایش شدت جریان عبوری (فلاکس) آب و پروتئین از غشاهای ساخته شده می‌شود و حتی عملکرد بهتری از غشاهای پلی اترسولفونی مشابه پیدا کرده است.

وطن‌پور یادآور شد: استفاده از نانوذرات دیگر برای اصلاح پلیمر EPVC از دیگر طرح‌های مورد بررسی در این تحقیقات بوده است.

وی افزود: برای دستیابی به اهداف مورد نظر، ابتدا نانوذره در حلال N-متیل پیرولیدون (NMP) به وسیله دستگاه فراصوت پخش شد. سپس با اضافه کردن پلیمر EPVC به محلول، به مدت 24 ساعت هم‌زده شد تا محلول یکنواختی حاصل شود. غشای الترافیلتراسیون با استفاده از یک فیلم کش به ضخامت 150 میکرون روی شیشه کشیده شد و با غوطه‌وری آن در آب به روش جدایش فازی ساخته شد. برای بررسی شکل ظاهری و ساختار غشای تولید شده از آزمون‌های SEM و EDAX استفاده شد.

وطن‌پور درباره نحوه‌ی اثرگذاری نانوذرات بر عملکرد غشا گفت: نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم، وقتی در آب قرار می‌گیرند، مقداری از آن را جذب کرده و سطح آن‌ها آبدوست می‌شود. با اضافه کردن این نانوذره به پلیمر و ساخت غشا از آن، به علت حضور نانوذرات، سطح غشا یک لایه آب را جذب کرده و در نتیجه مانع چسبیدن مواد آلی آب گریز به سطح خود می‌شود.

نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری دکتر وحید وطن‌پور، محمدحسین داوود آبادی فراهانی و حسام‌الدین ربیعی است، در مجله‌ی Membrane Science منتشر شده است.

انتهای پیام