تهیه غشاهای ضدگرفتگی نانوفیلتراسیون پلی‌اترسولفون عامل دار شده توسط نانوذرات فومارات فروکسان جهت حذف رنگ از محیط‌های آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده نفت و پتروشیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

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

10.22034/jewe.2021.296401.1600

چکیده

حضور انواع رنگ‌ها در محیط آبی می‌تواند سبب ایجاد آلودگی خاک/آب، مشکلات برای سلامتی انسان و رفتار غیرعادی رشد گیاهی شود. براین‌اساس، تحقیق در زمینه گسترش غشاهای نانوفیلتراسیون جدید با گرفتگی پایین، نفوذپذیری بالا و بازدهی حذف بالای رنگ نیازی ضروری است. در مطالعه حاضر، غشاهای نانوفیلتراسیون پلی‌اترسولفون عامل دار شده توسط نانوذرات فومارات فروکسان تهیه شدند. نانوذرات فومارات فروکسان توسط آنالیرهای SEM و FTIRشناسایی شدند. تأثیر نانوذرات بر عملکرد و ویژگی‌های غشاها به لحاظ اندازه حفره غشا، تخلخل، آب‌دوستی و جداسازی محلول پودر شیر خشک توسط غشاها تعیین شد. آب‌دوستی غشاها توسط مطالعه شار آب خالص عبوری و زاویه تماس آب تعیین شد. در غشای حاوی wt.% 5/0 نانوذرات فومارات فروکسان آب‌دوستی به طرز قابل‌توجهی افزایش یافت (زاویه تماس آب 55 درجه) که مطلوب رفتار ضدگرفتگی رضایت‌بخش است. نتایج حاصل از اندازه‌گیری شار آب خالص عبوری از غشاهای تهیه شده نشان داد که پس عامل دار کردن غشای نانوفیلتراسیون پلی اترسولفون توسط نانوذرات فومارات فروکسان، به دلیل معرفی گروه های عاملی آب دوست به سطح غشا، نفوذپذیری این غشا بیش از سه برابر افزایش یافت. نسبت بازیابی شار بیشینه و نسبت گرفتگی برگشت‌ناپذیر کمینه توسط غشای M0.5 و به ترتیب 20/95 و %8/4 به دست آمدند. هم‌چنین، بیشینه بازدهی حذف تک آلاینده‌های رنگی Direct red 16 (%99) و Methylene blue (%98) توسط غشای M0.5 حاصل شد. نتایج حاصل از مطالعات انجام شده ثابت کرد که غشای ضدگرفتگی عامل دار شده توسط نانوذرات فومارات فروکسان می‌تواند به طرز مؤثری به‌منظور حذف رنگ مورد استفاده قرار بگیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Fabrication of antifouling nanofiltration polyethersulfone membranes functionalized with the fumarate ferroxane nanoparticles for dye removal from aqueous media

نویسندگان [English]

  • Golshan Moradi 1
  • Masoud Rahimi 1
  • sirus zinadini 2
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Water and Wastewater Research Center (WWRC), Department of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry, Razi University, Kermanshah, Iran.
چکیده [English]

The occurrence of different dyes in the aquatic environment can cause soil/water contamination, human health problems, and unusual behavior of plant growth. Accordingly, research into the development of new nanofiltration (NF) membranes with high rejection against dyes, low fouling, and high permeability is an urgent demand. In the current work, the fumarate ferroxane functionalized polyethersulfone (PES) NF membranes were prepared. The prepared fumarate ferroxane nanoparticles were characterized by SEM and FTIR. The effect of nanoparticles on membrane performance and properties was determined in terms of membrane pore size, porosity, hydrophilicity, and powder milk solution filtration. The hydrophilicity of the membranes was determined by the water contact angle and pure water flux study. The 0.5 wt.% fumarate ferroxane nanoparticles embedded membrane (M0.5) indicated a remarkably ameliorated surface hydrophilicity (water contact angle of 50°) which has favored satisfactory antifouling behavior. The results obtained from pure water flux (PWF) measurements showed that due to the presence of hydrophilic functional groups on the membrane surface after functionalization with fumarate ferroxane nanoparticles, the PWF increased more than 3 times in comparison to PES. The maximum flux recovery ratio (FRR) and minimum irreversible permeability decay rate (DRir) were attained to be 95.2 and 4.8%, respectively, for M0.5. Moreover, M0.5 showed the highest rejection for dyes of direct red 16 (99%) and methylene blue (98%). The related results proved that an antifouling fumarate ferroxane functionalized membrane can be efficiently applied for the removal of dyes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dye removal
  • Antifouling
  • nanofiltration membrane
  • Fumarate ferroxane nanoparticles
  • Nanocomposite

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 03 مهر 1400
  • تاریخ دریافت: 01 مرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 01 مهر 1400
  • تاریخ پذیرش: 03 مهر 1400