طراحی، سنتز و مطالعه غشاء جدید نانوفیلتراسیون پلیمری-مایع یونی اصلاح شده با نانوکامپوزیت آهن/کولین کلراید جهت حذف آلاینده های در محیط آبی به روش طراحی آزمایش (DOE)

در مطالعه حاضر، نانوکامپوزیت آهن/کولین کلراید جهت اصلاح غشاء پلی اترسولفون با هدف بهبود عملکرد غشاء در حذف آلاینده ها طراحی، سنتز و استفاده شد. به منظور تعیین خواص و مورفولوژی غشاهای ساخته شده آنالیزهای FTIR، زاویه تماس، تخلخل، BET، TGA و DSC، SEM و همچنین فلاکس عبوری غشاء و گرفتگی آن بررسی شد. به منظور یافتن شرایط بهینه حذف آلاینده، بر اساس مطالعات صورت گرفته، pH و دما به عنوان متغیرهای موثر انتخاب و بهینه سازی آن ها با استفاده از نرم افزار Design Expert و روش سطح پاسخ آزمایش های لازم طراحی و اجرا شد. نتایج نشان دادند که بهترین عملکرد غشاء در حذف آلاینده (رنگ اسید اورنج ۷) با غشاء ۵/۰ درصد وزنی نانوکامپوزیت آهن/کولین کلراید و غلظت ۵ میکرومولار از آلاینده در ۷/۶ = pH و دمای ۹/۳۳ درجه سانتیگراد است که منجر به %۶/۹۷ حذف آلاینده می گردد. بررسی مدل پیش بینی شده و نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که تطابق خوبی بین آن ها وجود دارد. همچنین نفوذپذیری آب در غشاهای اصلاح شده توسط نانوکامپوزیت آهن/کولین کلراید با توجه به تغییرات در ساختار غشاء و آبدوستی سطح غشاء در مقایسه با غشاء خالص افزایش یافت. در ادامه مشکل گرفتگی غشاها به عنوان مهم ترین عامل کاهش عملکرد و عمر غشاهای پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. با استناد به نتایج به دست آمده مشخص گردید که حضور نانوکامپوزیت آهن/کولین کلراید اثر قابل توجهی بر بهبود آبدوستی غشاء داشته و در نتیجه منجر به کاهش قابل توجه میزان گرفتگی و افزایش مقدار فلاکس برگشتی نسبت به غشاء خالص می گردد.

کلیدواژه ها:

نانو فیلتراسیون ، نانو کامپوزیت ، کولین کلراید ، طراحی آزمایش ، سطح پاسخ