بررسي عملكرد الكتروشيميايي غشاهاي تبادل يوني اصلاح شده با اكسيد سيليس و نانوذرات نقره به منظور كاهش مصرف انرژي در گند زدايي آب

Performance Evaluation of Electrochemical Effect of Modified ion Exchange Membranes Using SiO2 and Ag Nano-Particles for Energy Reduction in Disinfection of Water

در اين پژوهش غشاهاي نانوكامپوزيتي اكسيد سيليس و نانو نقره (15 نانومتر) با درصدهاي متنوّع وزني (4 % و 2 % و 1 % و 0.5%) به عنوان افزودني مورد مطالعه قرار گرفتند. تأثير وجود اين افزودني تركيبي، خواص شيميايي و فيزيكي غشاها را بهبود بخشيد. با بهره‌گيري از آناليز پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، مورفولوژي سطحي و مقطع نمونه‌ها مورد بررسي قرار گرفت. با ميكروسكوپ نوري يكبار پودر اكسيد سيليس و يكبار هم پودر اكسيد سيليس به انضمام نانوذرّات نقره كه با روش كندوپاش انباشت گرديدند، مورد تصويربرداري قرار گرفت و حاكي از يكنواختي لايه ‌نشاني نانوذرّات نقره روي اكسيد سيليس براي ساخت غشاها بود. افزودن نانوذرات نقره باعث كاهش مقاومت الكتريكي در غشاها و در نتيجه كاهش مصرف انرژي شد. همچنين پستي و بلندي هاي سطحي نمونه ها افزايش يافت كه باعث افزايش آب‌دوستي غشاها شد، كه اين اتفاق در قابليت ضد باكتريايي آنها نيز نقش بسزايي دارد. همين امر سبب شد كه آهنگ رشد باكتري E-Coli در آب كاهش بيشتري پيدا كند.

In this work ion exchange membranes (IEM) with nano-composite SiO2 and Ag (15 nm) with different amounts (0.5%, 1%, 2%, 4%) as additive were made and investigated. Adding additives affect the chemical and physical properties of membranes and much better results were obtained. The structural and surface morphology as well as their cross-section were studied by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Scanning optical microscope (SOM) was employed to observe SiO2 powder before and after silver coating by magnetron sputtering method and the results showed uniform coating of Ag. Adding silver nano particles reduced electrical resistivity of membranes which caused less use of energy. Surface roughness of produced samples increased after using the nano-composites which leads to better hydrophilic property, which is very important for anti-bacterial characteristic (due to present of Ag). The obtain results (higher roughness, hydrophilic and anti-bacterial properties) caused reduction of growth rate of E.coli bacteria in water.