|
مهندس توان کیخاونی ، دانشجوی دوره دکتری مهندسیشیمی ، 30 دی ماه 1393 ، از رساله خود با عنوان « توسعه غشاهای تبادل آنیون برای سیستم الکترودیالیز با هدف بهبود گزینشپذیری » با راهنمایی دکتر سید نظام الدین اشرفی زاده دفاع نمودند.
|
چکیده
در فرآیندهای غشایی همواره بهبود گزینشپذیری غشاء بعنوان هدف اصلی مورد توجه میباشد. با توجه به این موضوع، در این رساله سنتز غشاء تبادل آنیون با هدف بهبود گزینشپذیری بررسی شده است. در غشاهای تبادل آنیون، گزینشپذیری به دو صورت گزینشپذیری بین یونهای همنام / ناهمنام (کاتیون/ آنیون) و بین یونهای ناهمنام / ناهمنام (آنیون/ آنیون) تعریف میشود. با توجه به افزایش روزافزون آنیون نیترات در آبهای سطحی و زیرزمینی و خطرات استفاده زیستی از این آبهای آلوده، آنیون مزبور بعنوان آنیون هدف تعیین شد و سنتز غشاهای تبادل آنیون در راستای بهبود دو نوع گزینشپذیری مذکور صورت پذیرفت.
سنتز غشاهای تبادل آنیون ناهمگن در دو گروه لواتیت و آمبرلیت (بر اساس نوع رزین تبادل آنیون) انجام شد. در ابتدا، میزان پارامترهای موثر و بنیادی بر سنتز غشاء (نسبت حلال به پلیمر و نسبت رزین به پلیمر) بهمنظور سنتز غشاهای دو گروه با طراحی آرمایش سطح پاسخ تعیین و سپس سنتز دو گروه غشاء ادامه داده شد. بر حسب خصوصیات رزینهای استفاده شده در غشاها لازم بود که تاثیر متغیرهایمتفاوتی در سنتز آنها بررسی شود. در گروه لواتیت (با توجه به مقاومت بالاتر گروههای این رزین در برابر رزین آمبرلیت)، شرایط تغییر فاز با هدف کاهش مقاومت غشاء و استفاده از ماده فعال سطحی با هدف توزیع یکنواخت ذرات در سطح غشاء بررسی شد. در گروه آمبرلیت هم کربن فعال با هدف تشدید آبگریزی غشاء استفاده گردید. خصوصیات غشاها مانند عدد انتقال، گزینشپذیری همنام/ ناهمنام، ظرفیت تبادل یون، میران آب، غلظت گروههای ثابت و مقاومت اندازهگیری و عملکرد آنها در الکترودیالیز بررسی شد. بعد از مقایسه غشاهای دو گروه، غشاء برتر انتخاب و بمنظور اصلاح سطحی، پلیمریزاسیون سطحی پلیمر رسانا (پلیآنیلین) بر سطح آن انجام شد. گزینشپذیری ناهمنام/ ناهمنام (نیترات/کلراید) غشاء آمبرلیت 145% بالاتر از غشاء لواتیت (68/4 در مقابل 91/1) و گزینشپذیری همنام/ ناهمنام آن 4/1% کمتر (882/0 در مقابل 895/0) بود. لذا، پلیمریزاسیون بر سطح غشاء آمبرلیت با هدف بهبود گزینشپذیری همنام/ ناهمنام انجام شد. نتایج نشان داد پلیمریزاسیون پلیآنیلین باعث بهبود 2/4% گزینشپذیری ناهمنام/ همنام شده (بسیار بالاتر از نمونه غشاء تجاری) ولی بدلیل کاهش خاصیت آبگریزی، باعث کاهش گزینشپذیری غشاء برای نیترات نسبت به کلراید میگردد. خصوصیات و عملکرد نمونه غشاء تجاری در الکترودیالیز در شرایط یکسان با غشاهای سنتز شده مقایسه گردید. نتایج نشان داد که بطور کلی غشاهای سنتز شده دارای عملکرد و خصوصیات بسیار برتری نسبت به غشاء تجاری هستند. غشاء سنتز شده با رزین آمبرلیت با داشتن گزینشپذیری بالا و مقاومت پایین غشایی مناسب برای استفاده در الکترودیالیز میباشد. استفاده از چنین غشایی (سنتز شده با فرآیندی آسان، سازگار با محیط زیست، و دارای عملکرد بالا) میتواند موجب توسعه کاربرد الکترودیالیز در جداسازی نیترات گردد.
واژههای کلیدی: الکترودیالیز، غشاء تبادل آنیون ناهمگن، گزینشپذیری، جداسازی نیترات، مقاومت
|