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