بررسی مکانیزم های گرفتگی غشاهای پلیمری در فرایند حذف پروتئین BSA از آب با استفاده از سیستم های جریان عرضی

با توجه به رشد سریع جمعیت جهانی، استفاده نامناسب از منابع آبی و همچنین آلودگی آب های موجود، مشکل کمبود آب بیش از هر زمان دیگر احساس شده و بهبود فرایندهای تصفیه آب بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. به نظر می رسد که استفاده مجدد از فاضلاب های صنعتی و شهری جهت جبران کمبود منابع آب ضروری باشد. با استفاده مجدد از فاضلاب ها، نه تنها از آلودگی های محیط کاسته می شود، بلکه به عنوان منبعی جدید از آب، قسمتی از نیازهای آبی انسان برطرف می شود. در این بین استفاده از فرایندهای غشایی به دلیل عدم نیاز به افزودن هرگونه ماده اضافی و مصرف انرژی حداقل روز به روز در حال گسترش است. با این حال گرفتگی غشاها شاید محتمل ترین عارضه ای باشد که هنگام کار با غشاها با آن مواجه می شویم. یکی از روش های موثر برای افزایش مقاومت غشاهای پلیمری در برابر گرفتگی، گنجاندن نانوذرات در شبکه غشا و تغییر شرایط عملیاتی (تغییر هیدرودینامیک جریان خوراک) می باشد. در این پژوهش دو غشای نانوکامپوزیتی استات سلولز (CA) و استات سلولز نانوذره دار اکسید روی (۰.۵% ZnO) به روش جریان عرضی (Cross-Flow) مورد بررسی، همچنین مکانیزم گرفتگی براساس مدل هرمیا (Hermia) مورد مطالعه قرار گرفت. با انجام آزمایش به روش جریان عرضی برای پروتئین (BSA) و مقایسه بین دو غشا مشخص شد که با افزایش سرعت جریان عرضی (رینولدز ۳۴۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۵۰۰) در فشارهای ثابت (۰.۵ بار)، شار عبوری از هر دو غشا افزایش یافته است. همچنین نتایج به دست آمده برای غشاهای خالص و نانوذره دار نشان داد غشای خالص در ابتدای فیلتراسیون دارای شار عبوری بیشتری می باشد اما با گذشت زمان دچار گرفتگی شدیدی نسبت به غشای نانو ذره دار شده و شار عبوری آن به شدت کاهش یافته است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که حضور نانو ذره ZnO ۰.۵% در ماتریس غشاها باعث ایجاد تاخیر در کاهش شار و یا به بیان بهتر باعث بهبود نسبی مقاومت غشا در برابر گرفتگی شد. بررسی مکانیزم گرفتگی با استفاده از مدل هرمیا در تمامی حالت های عملیاتی و برای هر دو غشا نشان از گرفتگی مدل لایه کیک داشت.

کلیدواژه ها:

فیلتراسیون جریان عرضی ، نانوذرات روی ، گرفتگی غشا ، غشاهای نانو کامپوزیتی