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

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

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

2 دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه فرآیند

چکیده
موضــوع تحقیــق: تصفیه پساب‌های نفتی برای جلوگیری از آسیب‌های زیست‌محیطی و رعایت مقررات ضروری است. فرآیندهای غشایی به دلیل کارایی، مصرف کم انرژی و توانایی مدیریت موثر امولسیون‌های پیچیده برای این کار ایده‌آل هستند.
روش تحقیــق: در این تحقیق، هدف اصلی استفاده از فرآیند جداسازی غشایی اولترافیلتراسیون برای تصفیه پساب‌های حاوی ترکیبات نفتی (گازوئیل) است. بدین منظور غشاهای آمیزه‌ای پلی‌اترسولفون/پلی‌اترسولفون سولفونه (PES/SPES) با ترکیب درصدهای مختلف از پلی‌اترسولفون سولفونه 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 آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، زاویه‌ی تماس با آب، آزمون مقاومت مکانیکی و آزمون‌های عملکردی فیلتراسیون بررسی شد.
نتایــج اصلــی: مشاهده شد که استفاده از SPES و افزایش درصد بارگذاری آن منجر به تشکیل درشت حفره‌ها (Macrovoid) در سطح مقطع غشا، افزایش زبری سطحی، افزایش آب‌دوستی سطح، افزایش تخلخل، افزایش شار آب و پساب غشاها و افزایش نسبت بازیابی شار آب خالص غشاها شده و در مقابل باعث کاهش مقاومت مکانیکی و افزایش فشردگی غشاها شد. از لحاظ آزمون عملکردی فیلتراسیون، غشای آمیزه‌ای با نسبت 40/60 برای PES/SPES بهترین عملکرد را داشت و شار پساب نهایی برابر با L/m2.h 78/34 در مقایسه با شار پساب نهایی برابر با L/m2.h 35/11 برای غشای PES خالص را داشت. غشای آمیزه‌ای با نسبت 60/40 برای PES/SPES بیشترین زبری سطحی، آب‌دوستی سطح و نسبت بازیابی شار را داشت. تمامی غشاهای ساخته شده در این تحقیق 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-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 ultrafiltration membrane separation process for treatment of wastewater containing oil compounds (e.g., diesel fuel). To achieve this, polyethersulfone/sulfonated polyethersulfone (PES/SPES) blend membranes were fabricated using nonsolvent-induced phase separation (NIPS) method. The effects of SPES loading on the membrane morphology, surface roughness, hydrophilicity, mechanical strength, porosity, and water and wastewater flux were investigated through 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 led to the formation of macrovoids in the membrane cross-section, higher surface roughness, enhanced hydrophilicity, increased porosity, improved water and wastewater flux, and higher flux recovery. However, these benefits came with reduced mechanical strength and increased membrane compaction. Among the prepared membranes, the PES/SPES (40/60) 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 (60/40) 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 oil-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

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 آبان 1404

  • تاریخ دریافت 04 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش 20 فروردین 1404
  • تاریخ اولین انتشار 11 آبان 1404
  • تاریخ انتشار 11 آبان 1404