اصلاح خواص ساختاری غشاهای نانوکامپوزیتی برای بهبود جداسازی رنگینه از پساب های نساجی

خواص سطحی و ساختاری غشا از موثرترین عوامل بر عملکرد فیلترکردن آن است. نانوساختارها به عنوان مهم ترین اصلاح کننده های غشاهای پلیمری در سال های اخیر مطرح بوده اند. در این پژوهش، به منظور بهبود چیدمان نانوذرات زیرکونیا در بستر غشاهای فرافیلترکردن پلی سولفون، گروه عاملی سولفات و کربوکسیلیک بر سطح این نانوذرات پوشش داده شدند. سپس ساختار و رفتار غشاهای نانوکامپوزیتی با غشای خام مقایسه شد نانوذرات ZrO2، وZr-COOH و Zr-SO4 به بستر غشای پلی سولفون (PSf) افزوده شده و عملکرد فیلترکردن غشاهای نانوکامپوزیتی در تصفیه پساب نساجی بررسی شد. بدین منظور آزمون های PZC ،EDX ،SEM ،AFM زاویه تماس، تخلخل سنجی، اندازه گیری گرانروی سنجی، بازیابی شار و جداسازی رنگینه انجام شد. نتایج آزمون pH نقطه بار صفر (PZC) نشان داد، بار سطحی غشا با وجود نانوذرات ZrO2 و Zr-COOH، مثبت و با وجود نانوذرات Zr-SO4، خنثی است. تصاویر SEM نشان داد، وجود نانوذرات Zr-COOH به تخلخل بیشتر و اندازه کوچک تر نانوذرات و نانوذرات Zr-SO4 به تخلخل کمتر و اندازه بزرگ تر نانوذرات منجر می شود. نتایج آزمون های AFM و EDX نشان داد، وجود گروه عاملی موجب چیدمان نانوذرات در لایه سطحی غشا می شود و اثربخشی آن ها را در بهبود خواص سطحی غشا تقویت می کند. طراحی آزمون ها در این پژوهش به روش سطح پاسخ (RSM) انجام شد و تحلیل واریانس برای آزمون تخلخل و زاویه تماس نشان داد، مهم ترین عامل موثر در تخلخل و زاویه تماس مقدار غلظت نانوذره است، به طوری که در غلظت %13 پلیمر با افزایش از %0 تا %2 نانوذرات ZrO2، وZr-COOH و Zr-SO4 به ترتیب مقدار تخلخل 5، 19/12 و %24 و مقدار زاویه تماس 18، 22 و %19، کاهش می یابد. نتایج تحلیل واریانس جداسازی رنگینه نشان داد، عامل غلظت پلیمر موثرتر از عامل غلظت نانوذرات در جداسازی رنگینه است. همچنین، افزایش بازیابی شار از 0 تا %2 نانوذرات در غلظت %13 پلیمر برای نانوذرات ZrO2، وZr-COOH و Zr-SO4 به ترتیب 15، 25 و %45 بود.