پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده
موضوع تحقیق: حضور آنتی‌بیوتیک‌ها در منابع آب آشامیدنی، نشان‌دهنده حذف ناکارآمد ترکیبات دارویی با روش‌های تصفیه‌ی مرسوم است که پیامدهای زیست‌محیطی حضور آن‌ها را نمی‌توان نادیده گرفت. هدف از انجام این پژوهش ساخت غشای نانوفیلتراسیون پلی‌اترسولفون اصلاح‌شده با نانوذرات دی‌اکسیدتیتانیوم، برای حذف آموکسی‌سیلین از محلول‌های آبی است.
روش تحقیق: در این مطالعه غشاهای پلی‌اترسولفون خالص و غشاهای همراه با افزودنی نانوذرات با روش وارونگی فازی ساخته شد. ابتدا، غلظت پلیمر پایه بهینه شد و ساختار منافذ غشا برای دستیابی به حداکثر عملکرد جداسازی کنترل گردید. سپس غشای انتخاب‌شده با درصدهای مختلف نانوذره (2/0، 5/0 و1 درصد وزنی)  اصلاح شد. غشای پلی‌اترسولفون 22 درصد با 79 درصد دفع و شار آب خالصl.m^-2.h^-1  19/1 به‌عنوان غشای بهینه شناسایی و برای اصلاحات بیشتر مورد استفاده قرار گرفت.  غشاها با استفاده از FTIR، زاویه تماس آب،SEM ، AFM و XRD همراه با ارزیابی شار آب خالص و راندمان جداسازی آموکسی‌سیلین، مشخصه‌یابی شد.
نتایج اصلی: آزمون FTIR و اندازه‌گیری زاویه تماس نشان داد که آب‌دوستی غشاها، به‌دلیل حضور گروه هیدروکسیل در ساختار TiO2 به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته‌ است. تصاویر SEM نشان داد که افزودن نانوذرات، ضخامت غشا را افزایش داده و تشکیل منافذ کوچک اشک‌مانند در لایه فعال و همچنین منافذ کشیده در زیرلایه را افزایش می‌دهد. این تغییرات ساختاری، تخلخل را افزایش داده و شار آب خالص را از l.m-2.h-1 1/19 به حداکثرl.m-2.h-1  53/04 برای غشای حاوی ۱ درصد وزنی نانوذرات افزایش می‌دهد. همچنین آنالیز AFM افزایش زبری سطح را با افزودن نانوذرات نشان داد. غشای حاوی 0/5 درصد وزنی نانوذرات، عملکرد بهینه‌ای با شار l.m-2.h-1  27/32 و دفع85/72 درصد نشان داد. به طور کلی، نتایج نشان می‌دهد که غشاهای نانوکامپوزیتی پتانسیل بالایی را برای حذف آلاینده‌های غیرقابل تجزیه زیستی، مانند آموکسی‌سیلین، از منابع آب نشان می‌دهند.