Title of article :
A New Approach to Provide High Water Permeable Polyethersulfone based Nanofiltration Membrane by Air Plasma Treatment
Author/Authors :
Farokhi, B Department of Physics - Faculty of Sciences - Arak University, Arak, Iran , Rezaei, M Department of Physics - Faculty of Sciences - Arak University, Arak, Iran , Kiamehr, Z Department of Physics - Faculty of Sciences - Arak University, Arak, Iran , Hosseini, S.M Department of Chemical Engineering - Faculty of Engineering - Arak University, Arak, Iran
Abstract :
In this study, polyethersulfone based nanofiltration membranes were modified by air plasma generated through dielectric barrier discharge to increase the membrane hydrophilicity aiming to improve the separation and antifouling characteristics. The effect of plasma time on the physico-chemical and separation properties of membrane was investigated. The PES nanofiltration membranes were fabricated by the solution casting technique associated with phase inversion method. The FTIR spectra showed formation of imine and amine functional groups on the membrane surface. The water contact angle decreased form 58 ° to 31 ° by plasma treatment which produces more hydrophilic surface. SEM and SOM images demonstrated that the surface morphology was changed due to ions collision with membrane surface bombardment. AFM results indicated that membrane roughness was initially enhanced by plasma treatment up to 1 minute, and then decreased again by a further increase of treatment time. Membrane water flux increased from 10.05 (L/m2.h) to 35.17 (L/m2.h) remarkably by plasma treatment up to 1 minute and then decreased again at longer treatment times. An opposite trend was observed for the salt rejection of membranes. The water flux was enhanced ~270% for the modified membrane at 2 min plasma treatment whereas rejection declined less than 18%.
Farsi abstract :
در اين پژوهش غشاهاي نانو فيلتراسيون بر پايه پلي اتر سولفون با
استفاده از پلاسماي هوا از طريق تخليه سد دي الكتريك و به منظور
بهبود خاصيت آبدوستي غشا، خواص جداسازي و ضدگرفتگي مورد اصلاح
قرار گرفت. اثر پلاسما بر خواص شيمي -فيزيكي و جداسازي غشاها مورد
بررسي قرار گرفت. غشاها با استفاده از تكنيك قالب گيري محلول
پليمري و تغيير فاز تهيه شد. نتايج طيف سنجي مادون قرمز تشكيل
گروه هاي عاملي آمين و ايمين را بر سطح غشاها تاييد كرد. زاويه
تماس آب در اثر اصلاح پلاسمايي از 58 تا 31 درجه كاهش يافت كه نشان
از بهبود آبدوستي سطحي غشاها بود. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني و
نوري تهيه شده از سطح غشاها نشان مي دهد كه ساختار سطحي انها در
اثر برخورد يونها تغييرات آشكاري داشته است. نتايج آناليز
ميكروسكوپ اتمي حاكي از آن است كه در ابتدا زبري سطح غشاها در
اثر درمان پلاسمايي تا 1 دقيقه افزايش داشته و سپس با افزايش
بيشتر زمان درمان پلاسمايي مجددا كاهش يافته است. همچنين ميزان
فلاكس آب غشاها در ابتدا در اثر استفاده از درمان پلاسمايي تا 1
دقيقه از 10.05(L/m^2.h) تا 35.17(L/m^2.h) افزايش داشته و در ادامه با
افزايش بيشتر ميزان زمان درمان پلاسمايي كاهش مي يابد. رفتار
متفاوتي براي پس دهي ميزان نمك با درمان پلاسمايي مشاهده شد. در
غشايي كه به ميزان 2 دقيقه تحت درمان پلاسمايي قرار گرفته بود
فلاكس آب به ميزان 270 درصد افزايش يافت درحاليكه ميزان پس دهي
تنها 18 درصد كاهش داشت.
Keywords :
Physico-chemical Property , Plasma Treatment , Nanofiltration Membrane , High Water Flux , Surface Modification