سنتز غشاي نانوفيلتراسيون Zr/TiO2 به روش سل-ژل براي فيلتراسيون پساب و نمك زدايي

در اين كار غشاي نانوفيلتراسيون (NF) تيتانياي دوپ شده با زيركونيم خالص با برش مولكولي (MWCO) حدود Da 1000 بوسيله روش سل-ژل كلوئيدي توليد شدند. به منظور حذف كامل مواد آلي فرآيند عمليات حرارتي تحت اتمسفر هوا انجام شد و غشاي ZrO2-TiO2 توليد گرديد. سپس اين غشاء در دماي oC 200 و در اتمسفر هيدروژن به مدت 3 ساعت كاهيده شده و غشاي Zr-TiO2 توليد گرديد. الگوهاي XRD و تصاوير TEM نشان دادند كه دوپ كردن زيركونيم رشد دانه اي تيتانيا و استحاله فازي آناتاز به روتايل را محدود و به تعويق مي اندازد كه به علت حضور/جانشيني يون Zr4+ در شبكه تيتانيا است. نتايج آناليز جذب-واجذب نيتروژن BET-BJH نشان داد كه غشاي توليدي ZrO2-TiO2 با غلظت زيركونيم dwb% 30 و دماي عمليات حرارتي oC 500 داراي اندازه تخلخل nm 1/2 هستند. بعد از كاهش توسط اتمسفر هيدروژن، اثر ممانعتي دوپ كردن زيركونيم بر روي استحاله فازي تضعيف شده و غشاهاي Zr-TiO2 با ساختار بازتر و اندازه تخلخل بزرگتر nm 2/4 توليد شدند كه نشان مي دهد كه اثر ممانعتي دوپ كردن زيركونيم بر روي رشد بلوري و استحاله فازي آناتاز به روتايل براي ZrO2، Zro و Zr4+ (سه حالت شيميايي از عنصر زيركونيم) به ترتيب بهبود يافته است. در نهايت غشاهاي نانوفيلتراسيون Zr-TiO2 با ميزان نفوذپذيري آب برابر L/(m2 h bar) 10 توليد شدند. همچنين اين غشاها داراي دفع يوني بالايي براي يون هاي دو ظرفيتي (براي Mg2+ برابر 79%) و دفع يوني نسبتا پايين تري براي يون هاي تك ظرفيتي (مانند Li+ حدود 42% و Na+ كمتر از 30 درصد) هستند.