اصلاح ساختاري غشاي پليمري پلي‌اتر سولفون با نانوذرات SiO2/ZIF-8 براي فرايند اسمز مستقيم

فرضيه: با وجود كاربرد گسترده غشاهاي نانوفيلتري در فرايند اسمز مستقيم (FO)، پديده قطبش غلظت دروني همچنان از مهم‌ترين چالش‌هاي اين فرايند است. روش‌هاي مختلفي به‌منظور كاهش اثر اين پديده نامطلوب پيشنهاد شده است كه يكي از آن‌ها بارگذاري نانوذرات آب‌دوست در ساختار غشاست. در اين پژوهش، از نانوذرات SiO2/ZIF-8 براي بهبود ساختار و عملكرد غشاهاي پلي‌اترسولفوني (PES) در فرايند اسمز مستقيم استفاده شده است. روش‌ها: ابتدا، غشاي پلي‌اتر‌سولفون با روش وارونگي فاز تهيه شد. در مرحله بعد، نانوذرات ZIF-8 و SiO2/ZIF-8 به‌عنوان پركننده در دماي محيط سنتز شدند. غشاهاي كامپوزيتي لايه‌نازك به‌عنوان لايه رويي براي فرايند اسمز مستقيم با روش پليمرشدن بين‌‌سطحي و از واكنش ميان دو مونومر واكنش‌پذير آلي (TMC) و آبي (MPD) به‌دست آمدند. در نهايت، براي ارزيابي نانوذرات و غشاهاي ساخته‌شده، آزمون‌هاي اندازه‌گيري زاويه تماس، طيف‌نمايي زيرقرمز تبديل فوريه (FTIR)، ميكروسكوبي الكتروني پويشي نشر ميداني (FE-SEM)، پراش‌سنجي پرتو X و اندازه‌گيري مقدار تخلخل غشا به‌كار گرفته شدند. همچنين، عملكرد غشاهاي ساخته‌شده پايه و كامپوزيتي (غشايي كه حداقل از دو ماده مختلف تشكيل شده است) و نانوكامپوزيتي لايه‌نازك با فرايندهاي اسمز مستقيم و معكوس بررسي شد.  يافته‌ها: نتايج حاكي از وجود مقدار كمي SiO2/ZIF-8 در غشاست كه سبب افزايش آب‌دوستي و تخلخل آن شده و شار و پس‌زني فرايند FO را نيز بهبود داده است. شار آب غشاي اسمز مستقيم لايه‌نازك نانوكامپوزيتي به‌طور چشمگيري از 15.23L/m2.hبه 25.13L/m2.h افزايش يافت، زماني كه از محلول 10 ميلي‌مولار و 2 مولار NaCl، به‌ترتيب به‌عنوان محلول خوراك (FS) و محلول اسمزي (DS) استفاده شد. بهبود شار آب اسمز مستقيم را مي‌توان به كمترشدن مؤلفه ساختاري غشا (S) در زيرلايه اصلاح‌شده PES و كاهش قطبش غلظت دروني نسبت داد.