بخشی از مقاله
چکیده
جهت ساخت غشاء با کارایی بالا و روش نوین درفرآیند نانو فیلتراسیون غشاء پلیمری، از پلیمر پلی اتر سولفون، حلال ان-ان دی متیل استامید و نانو ذرات اکسید روی تثبیت شده بر روی کربن فعال جهت اصلاح کردن غشاء استفاده شد. در سه درصد پلیمر - 22- 18-14 درصد - ، و سه درصد نانو ذرات 2/0 -1/0 -0/0 - درصد وزنی پلیمر - ، غشاء های بدون نانو ذره - پلیمری خالص - ، و غشاء های اصلاح شده با نانو ذره برای مقایسه کارایی و راندمان ساخته شد.
جهت مشخص شدن نتایج، از غشاء های تهیه شده تست های طیف سنجی انتقال فوریه مادون قرمز - - FTIR، عکس الکترونی روبشی - SEM - ،آنالیز گرماسنجی - TGA - و بررسی زاویه تماس و آبدوستی غشاء های تهیه شده انجام شد. در آنالیز FTIR با بررسی غشاء پلیمری خالص، غشاء پلیمری همراه با نانو ذره و نانو ذره اکسید روی به صورت خالص پیکهای گروه های عاملی پلی اتر سولفون و پیک مخصوص نانو ذره که حاکی از حضور نانو ذره در غشاء بود، مشخص گردید.
با بررسی تست SEM، حضور نانو ذرات اکسید روی در غشاء پلیمری مشاهده شد. و با بررسی میزان آبدوستی و زاویه تماس قطره آب، وجود نانو ذرات در غشاء باعث آبدوستی بیشتر غشاء پلیمری گردید. نتیجه حاصل از بررسی TGA بین غشاء خالص با غشاء اصلاح شده، نشان داد که غشاء اصلاح شده با نانو ذرات اکسید روی مقاومت گرمایی بیشتری 17/91 - درجه سانتی گراد تخریب دیرتر صورت گرفت - نسبت به غشاء خالص پلی اتر سولفون داشت.
.1 مقدمه
غشاء به عنوان یک فاز که اجزای خوراک به صورت انتخابی ازآن عبور می کنند، تعریف می گردد. در عملیات غشایی تغییر فاز صورت نمیپذیرد و حتی محصولات در هم قابل امتزاج هستند در نتیجه غشاء تنها به عنوان یک فازی است که اجزای خوراک از آن بصورت انتخابی عبور کرده یا به عبارت دیگر اجزای جدا شونده در خوراک با سرعت های متفاوتی از غشاء عبور میکنند.[1]در فرآیندهای غشایی، جزئی از خوراک که از غشاء عبور میکند به نام تراوش کرده و بخشی که نتواند از غشاء عبور کند، نگه داشته شده نامیده میشود که بر اساس هدف جداسازی، هر کدام از آنها میتوانند به عنوان محصول در نظر گرفته شوند. در حالت کلی، روشهای غشایی که غلظت مواد کم باشد، کارایی بسیار زیادی دارند.
[2] نیرو محرکه لازم در فرآبندهای غشایی میتواند به صورت اختلاف غلظت، فشار، دما و پتانسیل الکتریکی باشد. سادهترین نوع غشاءها بر اساس اختلاف اندازه ذرات عمل میکنند که از این نظر مشابه فیلترها هستند ولی غشاءها از لحاظ اندازه منافذ و توزیع اندازه آنها و نیز نحوه جریان، با فیلترها تفاوت دارند.[1] در این روش، مواد ناخالص و رنگ ها در درون حفره های درونی غشاء گیر کرده و غشاء اجازه عبور این گونه مواد را از خود نمی دهد. در فرآیند غشائی جهت حذف رنگ ها، نوع پلیمر مورد استفاده در تهیه غشاء، نوع و میزان اصلاح کنندها در اندازه حفرات درونی غشاء، کیفیت و میزان حذف رنگ ها تاثیر گذار است.[2]
نانو تکنولوژی، فناوری تغییر در خواص مولکولهای تشکیل دهنده مواد است و به همین دلیل مقیاس نانو بهترین تعریف برای این نوع تکنولوژی میباشد. نانو تکنولوژی شکل جدیدی از ساخت مواد به وسیله کنترل و دستکاری واحدهای ساختمانی آنها در مقیاس نانو میباشد.[4] نانو یک پیشوند یونانی به معنی یک میلیاردم است و اگر بخواهیم احساس فیزیکی نسبت به آن داشته باشیم، میتوان گفت که ضخامت موی انسان حدود 50000 نانو متر و یک باکتری قطری معادل چند صد نانو متر دارد. فقط حدود 10 اتم هیدروژن در یک خط، یک نانو متر را میسازد.[5] به ذرات با ابعاد ریز که اندازه آنها کوچکتر از 100 نانو متر است، نانو ذره اطلاق میگردد. معمولا نانو ذرات را در چهار گروه فلزی، سرامیکی، بین فلزی و پلیمری دسته یندی میکنند. گوناگونی نانو ذرات به خاطر تنوع کاربرد آنها است.[6]
.2 بخش تجربی
-1-2 تهیه نانو ذرات اکسید روی - - ZnO تثبیت شده بر روی کربن فعال
در ابتدا 0/4 میلی مول Zn - No3 - 2.6H2O را در 10 میلی لیتر اتانول حل کرده و محلول 25 دقیقه در دمای اتاق به هم زده شد. پس از آن 0/08 میلی مول سود حل شده در 8 میلی لیتر اتانول، قطره قطره به محلول فوق بر روی استیرل به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق اضافه شد. مخلوط تهیه شده را به یک اتوکلاو ضد زنگ با تفلون از 25 میلی لیتر ظرفیت منتقل شد، سپس به مدت 17 ساعت در دمای 120 درجه سانتی گراد در درون آون فن دار منتقل شد.
پس از گذشت زمان مورد نظر و سرد شدن اتوکلاو را در دمای اتاق، رسوبات تشکیل شده درون اتوکلاو صاف و سپس توسط آب مقطر و اتانول شستشو داده شد. رسوبات در دمای 80 درجه سانتی گراد به مدت 15 ساعت خشک شد. جهت تثبیت ماده بدست آمده، نانو ذرات اکسید روی، بر روی کربن فعال از کربن فعال G200 استفاده شد. میزان 2 میلی لیتر به کربن فعال اضافه گردید و به مدت 1 ساعت در حمام فراصوت - اولتراسونیک - قرار داده شد.
