ساخت و ارزیابی غشاهای آمیزه‌ای پلی‌اتر‌سولفون/پلی‌اتر‌سولفون‌ سولفونه برای تصفیه‌ی پساب‌ حاوی ترکیبات نفتی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)، دانشکده مهندسی شیمی

2 دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه فرآیند

چکیده
موضوع تحقیق: تصفیه پساب‌های نفتی برای جلوگیری از آسیب‌های زیست‌محیطی و رعایت مقررات ضروری است. فرایندهای غشایی به‌دلیل کارایی، مصرف کم انرژی و توانایی مدیریت موثر امولسیون‌های پیچیده برای این کار ایده‌آل هستند.
روش تحقیق: در این تحقیق، هدف اصلی استفاده از فرایند جداسازی غشایی اولترافیلتراسیون برای تصفیه پساب‌های حاوی ترکیبات نفتی (مانند گازوئیل) است. بدین منظور غشاهای آمیزه‌ای پلی‌اترسولفون/پلی‌اترسولفون سولفونه (PES/SPES) با ترکیب درصدهای مختلف از SPES با روش جدایش فازی با استفاده از غیرحلال ساخته شد. تأثیر بارگذاری SPES بر مورفولوژی غشا، زبری سطح غشا، آب‌دوستی سطح، مقاومت مکانیکی، تخلخل و شار آب و پساب غشا با استفاده از آزمون‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، اندازه‌گیری زاویه‌ی تماس آب، آزمون مقاومت مکانیکی و آزمون‌های عملکردی فیلتراسیون بررسی شد.
نتایج اصلی: مشاهده شد که افزودن SPES به PES و افزایش بارگذاری آن منجر به تشکیل درشت‌حفره‌ها در مقطع غشا، افزایش زبری سطحی، افزایش آب‌دوستی سطح، افزایش تخلخل، بهبود شار آب و پساب غشاها و افزایش نسبت بازیابی شار آب خالص شده است. با این حال، این مزایا با کاهش مقاومت مکانیکی و افزایش فشردگی غشا همراه بود. در میان غشاهای آماده‌شده، غشای آمیزه‌ای PES/SPES با نسبت وزنی 40/60 بهترین عملکرد را با دستیابی به شار پساب نهایی L/m2·h 78/34 در مقایسه غشای PES خالص با شار پساب نهایی L/m2·h 35/11 داشت. غشای آمیزه‌ای PES/SPES با نسبت وزنی 60/40 بیشترین زبری سطحی، آب‌دوستی سطح و نسبت بازیابی شار را داشت. به‌طورقابل‌توجهی تمامی غشاهای ساخته‌شده در این تحقیق کارایی پس‌زنی بالای 99 درصد را برای امولسیون آب-گازوئیل داشتند که برای کاربردهای عملی و صنعتی قابل توجه است.


 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Fabrication and Evaluation of Polyethersulfone/Sulfonated-Polyethersulfone Blend Membranes for Treatment of Oil Compounds-Containing Wastewaters

نویسندگان English

Meysam Atazadeh 1
احمدرضا Raisi 1
Mohammad Salehimaleh 2
1 Department of Chemical Engineering, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic)
2 Department of Process Engineering, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University
چکیده English

Research subject: Oil-based wastewater treatment is essential to prevent environmental harm and comply with regulations. Membrane processes are ideal for this due to their efficiency, low energy use, and ability to handle complex emulsions effectively.
Research approach: The primary goal of this study is to employ an ultrafiltration membrane separation process for the treatment of wastewater containing oil compounds (e.g., diesel fuel). To achieve this, polyethersulfone/sulfonated-polyethersulfone (PES/SPES) blend membranes with various SPES loadings were fabricated using the nonsolvent-induced phase separation (NIPS) method. The effects of SPES loading on the membrane morphology, surface roughness, surface hydrophilicity, mechanical strength, porosity, and water and wastewater flux were investigated using scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), water contact angle measurement, mechanical strength testing, and filtration performance tests, respectively.
Main results: The results showed that adding SPES to PES and increasing the loading of SPES led to the formation of macrovoids in the membrane cross-section, enhanced surface roughness and hydrophilicity, increased porosity, improved water and wastewater flux, and increased the pure water flux recovery ratio. However, these benefits came with reduced mechanical strength and increased membrane compaction. Among the prepared membranes, the PES/SPES (60/40 wt./wt.) blend membrane exhibited the best filtration performance, achieving a final wastewater flux of 34.78 L/m²·h, compared to 11.35 L/m²·h for the neat PES membrane. Meanwhile, the PES/SPES (40/60 wt./wt.) composite demonstrated the highest surface roughness, hydrophilicity, and flux recovery ratio. Notably, all membranes synthesized in this study achieved over 99% rejection efficiency for the diesel fuel-water emulsions, which is significant for practical and industrial applications.

کلیدواژه‌ها English

Ultrafiltration (UF)
Polymer blend membrane
Polyethersulfone (PES)
Sulfonated-polyethersulfone (SPES)
Oily wastewater treatment

  • تاریخ دریافت 09 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 20 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش 20 فروردین 1404
  • تاریخ اولین انتشار 11 آبان 1404
  • تاریخ انتشار 22 آذر 1404