نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• فواد غلامی ¹
• سیروس زین الدینی ²
• علی اکبر زینتی زاده ³
• محیا ثمری ⁴

¹ دانشجوی دکترا، گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی ، دانشگاه رازی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

² استادیار، گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی ، دانشگاه رازی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

³ استاد، گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی ، دانشگاه رازی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

⁴ کارشناسی ارشد، گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی ، دانشگاه رازی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

چکیده

این پژوهش مراحل تهیه، شناسایی و ارزیابی عملکرد غشاهای میکروفیلتراسیون زمینه مخلوط با خاصیت ضد گرفتگی را نشان می‌دهد. هدف اصلی این پزوهش، بررسی تأثیر چارچوب­های آلی-فلزی (MOFs) به‌عنوان پرکننده در مقیاس نانو برای تولید غشای زمینه مخلوط از پلیمر پلی وینیلیدین فلورید (PVDF) می‌باشد که به روش وارونگی فاز ساخته‌شده است. عکس­های میکروسکوپ الکترونی(SEM)  نشان داد که با افزایشMOF(TMU-5)، اندازه حفره و تخلخل غشاهای تهیه‌شده افزایش یافت. با افزایش مقدار 3/0% وزنی MOF، مقدار شار عبوری از غشا kg/m².h 1525.37 است که نشان از نفوذپذیری بسیار بالای غشای MOF/PVDF در حین انجام آزمون در دستگاه جریان عرضی می‌باشد. نسبت بازیابی شار نیز تا 80% افزایش پیدا کرد. به‌منظور بررسی عملکرد ضد گرفتگی غشای اصلاح‌شده، شاخص‌های مقاومت در برابر گرفتگی با استفاده از پساب خروجی از راکتور زیستی Jet loop-airlift با کدورت  NTU11، به‌عنوان عامل گرفتگی ارزیابی شد. غشای TMU-5 /PVDF با مقدار 3/0% وزنی از TMU-5، بالاترین آب‌دوستی با میزان زاویه تماس  93/66 و کم­ترین مقاومت گرفتگی برگشت‌ناپذیر به میزان 55/4 % را از خود نشان داد.  غشاهای MOF/PVDF خاصیت انتخاب پذیری و ضد گرفتگی خوبی را در طول آزمایش‌ها میکروفیلتراسیون در درازمدت از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

• پلیمرPVDF
• جداسازی با شار بالا
• چارچوب‌های آلی-فلزی
• غشای میکروفیلتراسیون

عنوان مقاله [English]

Preparation and Characterization of Antifouling Mixed Matrix Microfiltration Membranes Modified by Metal-Organic Frameworks for Usage in Membrane Bioreactor (MBR)

نویسندگان [English]

• Foad Gholami ¹
• Sirus Zinadini ²
• Ali Akbar Zinatizadeh ³
• Mahya Samari ⁴

¹ PhD Scholar, Water and Wastewater Research Center (WWRC), Department of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry, Razi University, Kermanshah, Iran

² Assist. Professor, Water and Wastewater Research Center (WWRC), Department of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry, Razi University, Kermanshah, Iran

³ Professor, Water and Wastewater Research Center (WWRC), Department of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry, Razi University, Kermanshah, Iran

⁴ M.Sc., Water and Wastewater Research Center (WWRC), Department of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry, Razi University, Kermanshah, Iran

چکیده [English]

This study presents the preparation, characterization, and performance evaluation of antifouling mixed matrix microfiltration membranes. The main purpose of this study was to investigate the influences of metal-organic frameworks (MOFs) as nanofiller on the fabrication of polyvinylidene difluoride (PVDF) mixed matrix membrane prepared via the phase inversion method. The scanning electron microscopy (SEM) images displayed that the pore size and porosity of the prepared membranes was increased by adding the MOF. By adding 0.3 wt% of the MOF, the pure water flux was maximized to be 1525.37 kg/ m².h, which was owing to the excellent permeability of the MOF/PVDF membrane during the long-term filtration in cross flow setup. The flux recovery ratio (FRR) was also increased up to 80%. In order to assess antifouling performance of the modified membrane, the fouling parameters was evaluated using the effluent from the jet loop-airlift reactor with the turbidity of 11 NTU as a fouling factor. The 0.3 wt.% TMU-5 MOFs/PVDF membrane showed the high hydrophilicity with contact angle of 66.93° and the lowest irreversible fouling resistance (Rir) value of 4.55%. As a conclusion, the MOF/PVDF membranes represented good selectivity and antifouling properties during long-term microfiltration experiments.

کلیدواژه‌ها [English]

• High Flux Separation
• Microfiltration Membrane
• Metal-Organic Frameworks (MOFs)
• PVDF Polymer