استفاده از نانومواد در ساخت و اصلاح غشاهای مورد استفاده در تصفیه آب و پساب

کد مقاله : 1240-IACC7

نویسندگان

وحید وطن پور * دانشگاه خوارزمی

چکیده مقاله

در دهه گذشته، استفاده از نانومواد با ساختارهای داخلی متنوع و عملکردهای سطحی تنظیم شده در غشاهای پلیمری نوید بزرگی برای توسعه غشاهای با کارایی بالا نشان داده است. ایده کلی برای توسعه غشاهای نانوکامپوزیت القای خواص حرارتی، الکتریکی، آبدوست و ضد باکتریایی نانومواد به غشای بکر بوده است. به عنوان مثال، نانوذرات TiO2 به طور موثری رادیکال‌های هیدروکسیل بسیار اکسیدکننده تولید می‌کنند که به آسانی به آلاینده‌های آلی در آب حمله کرده و تجزیه می‌کنند [43]. بار سطحی غشاهای نانوکامپوزیت تهیه شده توسط فلز رسانا و نانوذرات اکسید فلزی مانند اکسید قلع ایندیم را می توان با اعمال میدان الکتریکی خارجی برای جلوگیری از جذب عوامل گرفتگی بر اساس دافعه الکترواستاتیک تنظیم کرد [40]. افزودن نانومواد میله ای یا لوله ای، مانند نانولوله های CNT و نانومیله های TiO2، با نسبت طول به قطر بالا، باعث بهبود پایداری حرارتی غشاها بیش از نانوذرات کروی گزارش شده است [124]. نانوصفحات و نانوروبان‌های GO فرصتی هیجان‌انگیز برای ادغام همه این ویژگی‌های مطلوب ارائه می‌کنند [125]. با این حال، ادغام نانومواد به یک فیلم پلیمری برای ساخت یک غشای نانوکامپوزیت مقاوم ممکن است عملکرد مورد نظر را به پلیمر القا نکند و حتی خواص نفوذ آن را بدتر کند. چالش اصلی تجمع شدید این نانومواد است که حفره‌های غیرانتخابی را در زمینه پلیمری تشکیل می‌دهد و گزینش پذیری غشاء را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. این مشکل زمانی شدیدتر می شود که نانومواد با نسبت ابعاد بالاتر مانند GO و CNT به بستر پلیمری اضافه شوند. اگرچه غشاهای نانوکامپوزیتی توسعه‌یافته برای فرآیند غشاء، نفوذپذیری، ترشوندگی سطح، نیاز به شستشوی کمتر و تمایل ضدگرفتگی بهبود یافته را نشان داده‌اند، توسعه غشاهای نانوکامپوزیتی مقاوم و بدون نقص به‌ویژه در غشاهای TFC هنوز یک زمینه تحقیقاتی باز است. همراه با پیشرفت چشمگیر فناوری نانو، نانومواد چند منظوره به عنوان افزودنی های قوی در توسعه مواد غشایی گنجانده شده اند. اهداف کلی بهبود نفوذپذیری و انتخاب پذیری غشا، تنظیم آب دوستی و عملکرد شیمیایی، کنترل توپوگرافی سطح و افزایش قابلیت ضدگرفتگی غشاهای نانوکامپوزیتی است [39-43]. نانوپرکننده‌ها به پنج روش کلی در ساختار غشایی گنجانده شده‌اند: (1) ادغام توده‌ای در لایه ردکننده بالایی، (2) ادغام حجیم در لایه پشتیبانی، (3) پوشش سطح لایه ردکننده بالایی، (IV) ادغام به عنوان لایه میانی. بین لایه بالایی و زیرلایه، (v) استخدام به عنوان لایه ردکننده یا پشتیبان بالا ایستاده. با بررسی سیستماتیک خواص سطحی نانومواد، و بهینه‌سازی دقیق مسیرهای سنتز، می‌توان غشاهای نانوکامپوزیتی جدید و یکپارچه را برای کاربردهای تصفیه آب و فاضلاب طراحی کرد.

کلیدواژه ها

نانومواد، غشاهای بستر آمیخته، تصفیه آب و پساب، نانوفیتراسیون، اسمز معکوس

وضعیت: چکیده برای ارائه به صورت پوستر پذیرفته شده است