مطالعه ای بر غشاهای نانو فیلتراسیون اصلاح شده سطحی با نفوذپذیری و پایداری بالا

نانوفیلتراسیون (NF) یکی از چهار فناوری غشایی است که از فشار برای جداسازی آلاینده ها از جریان آب استفاده می کند. سه مورد دیگر میکروفیلتراسیون (microfiltration)، اولترافیلتراسیون (ultrafiltration) و اسمز معکوس (reverse osmosis) است. همه این فن آوری ها از غشاهای نیمه تراوا استفاده می کنند که توانایی حذف مواد جامد محلول و یا معلق را از جریان آب حاوی این آلاینده ها دارند. نانو فیلتراسیون همچنین به طور گسترده ای در برنامه های پردازش فرآیندی مواد غذایی مانند لبنیات برای غلظت و دمین سازی جزئی (یون یک ظرفیتی) استفاده می شود. به طور کلی نانو فیلتراسیون یک فرآیند غشایی نسبتا به روز است که غالبا برای آب محتوی جامد محلول پایین مانند آبهای سطحی و آبهای زیرزمینی شیرین، با هدف نرم کردن یا سختی گیری (حذف کاتیون چند ظرفیتی) و حذف محصولات جانبی ضدعفونی مانند مواد آلی طبیعی و مواد آلی مصنوعی استفاده می شود. بنابرین نانوفیلتراسیون روش جدیدتری برای فرآیندهای فیلتراسیون غشایی است. این روش معمولا برای جداسازی ذرات از آبهایی که دارای مقادیر کمی جامدات محلول هستند استفاده می شود. مانند آب های سطحی و آب های زیرزمینی شیرین. هدف از این روش حذف کاتیون های چند ظرفیتی و حذف مواد ضدعفونی کننده پیش ساخته مانند مواد آلی طبیعی و مصنوعی است. کاربرد نانو فیلتراسیون در صنایع غذایی مانند صنایع لبنی به طور گسترده در حال گسترش است. در این صنایع از نانو فیلتراسیون برای حذف جزئی مواد معدنی (یون های تک ظرفیتی) استفاده می شود. غشاهای با کارایی بالا که کمبود آب جهانی را دور می زنند، از نانوساخت نفیس بیرون می آیند، اما پیچیدگی آماده سازی مواد و پایداری نفوذپذیری همچنان چالش برانگیز است. ما در اینجا گزارش می کنیم که هم نفوذپذیری و هم خاصیت ضد باکتریایی غشاهای نانوفیلتراسیون پلی آمید پیپرزین-تری مزوئیل کلرید (PIP-TMC) از طریق اصلاح سطح ساده توسط یک مونومر الکترولیت قوی که دارای چندین آمین و آمونیوم چهارتایی است (دی آمینو اتیل پیپرزین، QAEP) بهبود یافته است. مونومر جدید به طور موثر با گروه های کلرید آسیل باقی مانده روی غشاهای بکر واکنش نشان می دهد و باعث ایجاد هم افزایی آب دوستی بهبود یافته با ریزساختارهای سطحی می شود که مسیر بزرگ راهی را برای حمل و نقل غشایی مولکول های آب تسهیل می کند. غشای PIP-TMC-QAEP دفع نمک بالایی را نشان می دهد (RNa۲SO۴ = ۹۷.۸٪، RMgSO۴ = ۹۴.۲٪)، همراه با شار نفوذ بالا که ۳ برابر غشاهای PIP-TMC است. در همین حال، غشاء دارای گزینش پذیری نمک بالا (۳۰) در پردازش محلول مخلوط NaCl/Na۲SO۴ (۱۰ گرم در لیتر)، همراه با عملکرد رضایت بخش در برابر رسوب زدگی و رسوب زیستی و طولانی شدن زمان عملیات مداوم (۱۲ روز) است.

کلیدواژه ها:

نانوفیلتراسیون ، اصلاح سطح ، غشای پلی آمیدی ، آمونیوم کواترنر ، آنتی باکتریال.