اصلاح غشاهاي نانوفيلتراسيون بر پايه پلي‌اترسولفون PES توسط افزودن نانوذرات اكسيد آهن اصلاح شده با سورفاكتانت سديم‌سيترات

Modification of PES-based nanofiltration membranes by addition of sodium citrate surfactant modified- iron oxide nanoparticles

استفاده از غشاهاي نانوفيلتراسيون در تصفيه‌ي آب به دليل عملكرد بالاي جداسازي مورد توجه بوده است. اكثر غشاهاي مورد استفاده در اين زمينه پليمري هستند. هرچند كه دستيابي به مقاومت مكانيكي بالا و عملكرد جداسازي مناسب از جمله چالش‌ها براي استفاده از آنها در شرايط عملياتي مختلف است. در اين تحقيق، غشاهاي نانوفيلتراسيون بر پايه پلي‌اترسولفون با استفاده از روش وارونگي فاز ساخته شدند. در ساخت غشاها از نانوذرات اكسيد آهن (Fe3O4) با غلظت 5/0 درصد وزني و غلظت‌هاي مختلف از سديم سيترات استفاده شد. جهت بررسي تشكيل پيوندهاي شيميايي مورد نظر از آناليز طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز استفاده شد. همچنين مورفولوژي و توپوگرافي سطحي غشاها به ترتيب توسط تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني و ميكروسكوپ نيروي اتمي بررسي شدند. عملكرد جداسازي غشاها توسط آزمايش‌هاي زاويه تماس، اندازه‌گيري تخلخل، محتواي آب، شار آب خالص و همچنين پس‌دهي نمك مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج، بالاترين شار آب خالص ( L/m2h 47) و پس‌دهي نمك (68%) را در غشاي محتوي 5/0 درصد وزني نانوذره اكسيد آهن و 3/0 درصد وزني سديم سيترات نشان داد. اگرچه پس‌دهي نمك در مقايسه با غشاي خالص پلي اتر سولفون افزايش كمي پيدا كرد (حدود 11%). اما شار آب خالص به ميزان 66% نسبت به غشاي پلي‌اترسولفون خالص بهبود پيدا كرد به دليل افزايش آب‌دوستي غشا و پخش شدن بهتر نانوذرات اكسيد آهن و همچنين افزايش سايت‌هاي فعال جذب نمك Na2SO4. پخش شدن همگن نانوذرات اكسيد آهن باعث كاهش زبري سطح و همچنين افزايش گروه‌هاي آب‌دوست موجب بهبود خواص ضدگرفتگي غشاها شده است.

In this study, PES-based nanofiltration membranes were fabricated by the phase inversion method. The Fe3O4 nanoparticles with the concentration of 0.5 wt.% and different concentrations of sodium citrate were used in the membrane preparation. The FTIR analysis was used to investigate the formation of chemical bonding. Moreover, membrane morphology and surface topography were studied by FESEM and AFM analysis, respectively. The results showed the highest PWF (47 L/m2h) and salt rejection (68%) for M5 at 0.5 wt.% of nanoparticles and 0.3 wt.% of sodium citrate. However, Na2SO4 rejection increased slightly compared with the pristine PES membrane (about 11%). But the PWF improved about 66% compared with the pristine PES. Moreover, good dispersion of nanomaterials and the presence of hydrophilic groups led to reducing surface roughness and improve antifouling properties of prepared membranes.