پژوهشگران ایرانی موفق به ساخت و اصلاح عملکرد غشای نانوفیلتر سلولز استات جهت جداسازی سموم نیتروآروماتیکی از آب شدند.
به گزارش “یک پارس” به نقل از ایسنا، فرایندهای غشایی بویژه نانوفیلتراسیون به علت دارا بودن مزایایی مانند کارایی بالا در تصفیه آب و پساب و استفاده مجدد از آب‌های آلوده، بازده بالاتری در جداسازی، سادگی عملیات، عدم استفاده از مواد شیمیایی و صرف هزینه کمتر به عنوان راهکاری مفید در این طرح بکار گرفته شده است.
نانوفیلترها که دسته‌ای از غشاها (membranes) هستند، توانایی جداسازی ذرات در اندازه نانومتر را دارا بوده و کاربردهای فراوانی در علوم و صنایع دارند که از آن جمله می‌توان به تصفیه آب، پساب (شهری و صنعتی)، انواع صنایع شیمیایی، غذایی، داروسازی و … اشاره کرد.
پلیمر سلولز استات به علت آبدوستی بالا، مقاومت خوب در برابر حلال‌ها و همچنین هزینه پایین، یکی از انتخاب‌های محققان برای ساخت غشاهای نانوفیلتر است.
با این وجود، غشاهای ساخته شده از این پلیمر، نسبتا متراکم و دارای لایه سطحی با ضخامت بالا است که این امر منجر به کاهش نسبتا زیاد فلاکس عبوری و نیز کاهش عملکرد کلی غشای نانوفیلتر میشود.
به همین علت، محققان این طرح اهداف خود را در راستای بهبود ساختار نانوفیلترهای سلولز استات و بهبود عملکرد آن‌ها با استفاده از سورفکتانت آنیونی سدیم دودسیل سولفات (SDS) جهت جداسازی سموم نیروآروماتیکی از آب تحت شرایط عملیاتی مختلف و ارتقای سطح عملکرد انتخاب کردند.
دکتر نگین قائمی، عضو هیات علمی گروه مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی کرمانشاه، درباره این تحقیق گفت: در این تحقیق، ابتدا غشای نانوفیلتر سلولز استات با استفاده از روش جدایش فازی ساخته شد و سپس جهت اصلاح ساختار و خواص آن، از سورفکتانت آنیونی سدیم دودسیل سولفات (SDS) در غلظت‌های مختلف استفاده شد.
وی افزود: پس از ساخت و اصلاح، تجهیزات خاص ارزیابی نظیر انواع میکروسکوپ‌ها جهت بررسی مورفولوژی و ساختار و آزمایش‌هایی جهت بررسی آبدوستی و بار سطحی نانوفیلترها مورد استفاده قرار گرفت. در انتها، دو پارامتر مهم، فلاکس و درصد پس دهی سموم نیتروآروماتیکی تحت شرایط محیطی مختلف، جهت ارزیابی عملکرد نهایی نانوفیلترها مورد بررسی قرار گرفتند.
قائمی تصریح کرد: از ویژگی‌های این طرح، می‌توان به استفاده از سورفکتانت آنیونی سدیم دودسیل سولفات (SDS) به عنوان ادیتیو اصلاح کننده، اشاره کرد که علاوه بر کاهش اندازه حفرات نانوفیلتر (اصلاح خواص مورفولوژیکی و ساختاری) و افزایش بار در راستای افزایش دافعه ذرات از سطح نانوفیلتر (خواص شیمیایی)، باعث تغییر چشمگیری در جذب سطحی مواد بر سطح نانوفیلتر در راستای بهبود جداسازی ذرات شده است.
وی در این باره توضیح داد: طی ساخت و اصلاح نانوفیلتر در راستای رسیدن به جدایش بهینه دریافتیم که صرف نظر از قیاس ابعاد حل شونده و نانوفیلتر، دافعه بار بین نانوفیلتر و حل شونده پس از اصلاح فیلتر اولیه افزایش یافته و در نتیجه عملکرد فیلتر در جداسازی سموم بهبود یافته است.
از طرف دیگر، با توجه به آنالیزهای انجام شده و بررسی اندازه حفرات سطح فیلتر ساخته شده مشخص شد که اندازه حفره‌های نانوفیلتر پس از اصلاحات انجام شده بر روی آن، به مقادیر کمتری نسبت به فیلتر اولیه، کمتر از ۹ نانومتر، کاهش یافته است.
قائمی درباره‌ی نتایج این کار تحقیقاتی گفت: در این پژوهش بر اساس تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، از سطح مقطع عرضی نانوفیلترها و بعد از اعمال اصلاحات، افزایش قابل توجهی در تخلخل و کاهش در ضخامت لایه سطحی نانوفیلترها به خوبی مشاهده شد.
این تغییرات همراه با افزایش مطلوب آبدوستی و بار سطحی نانوفیلترها، منجر به افزایش توامان دو پارامتر فلاکس عبوری از غشاء و پس‌دهی سموم شده است.
سموم نیتروآروماتیکی استفاده شده در این پژوهش با توجه به ثابت تفکیک اسیدی خود در محیط‌هایی با اسیدیته گوناگون، رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند و از طرف دیگر بار سطحی نانوفیلترهای ساخته شده نیز بسته به شرایط محلول آزمایش تغییر می‌کند و در شرایطی وابسته به اسیدیته محلول که برایند برهم کنش بین بار سطح نانوفیلتر و سموم از نوع دافعه بوده، افزایش پس‌دهی ذرات و ارتقای عملکرد جداسازی قابل مشاهده است.
نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر نگین قائمی و همکاران وی از دانشگاه رازی کرمانشاه تحت راهنمایی دکتر سید سیاوش مدائنی صورت گرفته است، در مجله Desalination منتشر شده است.
تکنولوژی